基于混沌的鲁棒数字水印算法研究

论文摘要

随着计算机通信技术和互联网技术的飞速发展,多媒体数据逐渐成为人们获取信息的重要来源,成为人们生活的重要组成部分。然而在我们获得便利的同时,网络数据的安全性问题凸显了出来,特别是数字产品的版权保护问题,已经越来越受到人们的重视。传统的加密理论只能对加密的数字产品进行保护,一旦数字产品得到解密,便可以不受任何限制进行传播和复制,因此,数字产品版权难以得到有效的保护,在这样的情况下,数字水印技术应运而生。现在,数字水印技术作为版权保护的重要手段,正得到广泛的研究和应用。本文针对图像处理特别是图像数字水印技术,重点研究了混沌系统的优良特性,以及混沌在数字图像处理中的应用。主要工作内容如下:①介绍数字水印的研究背景、现状和应用领域;对数字水印相关概念和特征作了阐述;列举几个典型的数字水印算法,并对鲁棒性水印提出要求。②重点介绍了混沌系统的概念、特征及其在图像处理中的应用,给出了混沌序列在数字水印技术中的几种应用方式;介绍了小波分析的相关理论以及图像的小波分解。③利用混沌和小波技术,给出了一种压缩与加密相结合的数字图像处理方法,通过仿真展示了混沌加密和小波域压缩的优势。④重点研究了Logistic混沌系统,对该系统的各混沌特性进行了实验分析和讨论;介绍了奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)技术;基于Logistic混沌序列,提出了一种新的用于版权保护的三重嵌入鲁棒性数字水印算法,结合多个嵌入位置,采用不同嵌入方式,在保证不可见性前提下,最大限度增强了算法的鲁棒性。本文在最后部分总结了算法中的创新点以及需要进一步的研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 数字水印的研究背景
• 1.2 数字水印的研究现状
• 1.3 数字水印的主要应用
• 1.4 本文所做工作
• 2 数字水印技术综述
• 2.1 数字水印的基本概念和基本特征
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 基本特征
• 2.2 数字水印的分类
• 2.3 数字水印的基本框架
• 2.4 数字水印的典型算法
• 2.4.1 空域算法
• 2.4.2 Patchwork 算法
• 2.4.3 变换域算法
• 2.4.4 NEC 算法
• 2.4.5 生理模型算法
• 2.4.6 压缩域算法
• 2.5 本章小结
• 3 混沌理论简介
• 3.1 混沌理论基础
• 3.1.1 混沌理论发展与应用
• 3.1.2 混沌的基本概念
• 3.1.3 混沌的基本特征
• 3.2 混沌序列在数字水印技术中的应用
• 3.3 本章小结
• 4 小波分析基本理论
• 4.1 小波变换
• 4.1.1 小波的定义
• 4.1.2 连续小波变换
• 4.1.3 离散小波变换
• 4.2 多分辨分析（Multi-Resolution Analysis）
• 4.3 图像的二维小波分解与重构
• 4.4 小波变换用于数字水印的优点
• 4.5 本章小结
• 5 一种基于小波压缩和混沌加密的数字图像处理算法
• 5.1 图像小波分解
• 5.2 图像压缩
• 5.3 图像加密
• 5.3.1 Arnold 置乱变换
• 5.3.2 加密算法
• 5.4 本章小结
• 6 基于混沌的三重嵌入鲁棒水印算法
• 6.1 Logistic 混沌系统分析
• 6.1.1 倍周期到混沌的分岔图
• 6.1.2 非周期、不收敛性
• 6.1.3 遍历性
• 6.1.4 初值敏感性
• 6.2 水印预处理
• 6.3 图像分块处理
• 6.4 水印嵌入算法
• 6.4.1 第一重嵌入——基于分块奇异值分解的嵌入
• 6.4.2 第二重嵌入——基于分块小波分解的嵌入
• 6.4.3 第三重嵌入——基于分块随机像素修改的嵌入
• 6.5 水印提取算法
• 6.5.1 第一重提取——基于分块奇异值分解的提取
• 6.5.2 第二重提取——基于分块小波分解的提取
• 6.5.3 第三重提取——基于分块随机像素修改的提取
• 6.6 水印算法的评价
• 6.7 实验结果与性能分析
• 6.7.1 无攻击时的水印提取
• 6.7.2 抗攻击能力测试
• 6.7.3 实验总结与分析
• 6.8 本章小结
• 7 结论
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 存在的问题和进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录