基于指数矩的抗几何攻击数字图像水印

论文摘要

数字水印技术是近几年发展起来的一项重要的应用研究,其学术特点在于它横跨计算机科学、图像信息处理、多媒体技术、模式识别、密码学、数字通讯等众多学科和领域。作为数字化时代的一门新兴技术,它尚未形成一套独立完整的学科理论体系,但其重要的现实作用已经引起国内外众多知名学府、研究机构和公司的极大兴趣,研究并发展数字水印技术具有重要的现实意义和商业价值。数字图像水印,经常会面临各种攻击,如几何攻击、波形攻击、噪声攻击等,其中几何攻击很难防御,目前能够抵抗几何攻击的数字水印算法主要有两种：基于图像特征的方法和基于不变矩的方法。而基于不变矩的水印算法是一种抗几何攻击的有效方法,银等利用圆谐—傅里叶矩在极坐标系下提取水印,取得了比较好的效果,但是计算量比较大,需要的阶数比较高,这给数字水印的应用带来许多实际问题。在前人工作的基础上,本文提出了一种基于指数矩的抗几何攻击数字水印算法,主要内容如下：(1)总结了近年来国内外在数字水印领域的研究成果和进展,对数字水印的多种算法进行了较为系统的研究和比较。(2)对圆谐傅里叶矩的定义表达式计算分析发现,可以利用指数和三角函数之间的关系,用指数来构建圆谐傅里叶矩,而指数矩不仅在数学上同圆谐傅里叶矩有等价的效果,其形式也更为简洁；利用指数矩重构原图像；在直角坐标系下计算指数矩。(3)应用指数矩的性质,设计了一种抗几何攻击的非对称数字水印算法。通过理论分析和实验验证,该算法可以很好的提取水印,定量计算表明在直角坐标系下提取的水印速度快,精度高。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 关于数字水印
• 1.2 研究内容
• 1.3 本文结构
• 2 数字水印概述
• 2.1 数字水印研究现状
• 2.2 数字水印基本概念
• 2.3 数字水印的特性
• 2.4 数字水印分类
• 2.5 数字水印原理
• 2.6 数字水印典型算法
• 2.7 数字水印的应用
• 2.8 数字水印的攻击类型
• 2.9 图像数字水印的评价标准
• 3 指数矩的有关理论
• 3.1 矩不变量概述及发展史
• 3.2 指数矩的定义
• 3.2.1 圆谐傅里叶矩的定义
• 3.2.2 圆谐傅里叶矩的分析
• 3.2.3 指数矩的定义
• 3.3 圆谐傅里叶矩和指数矩的关系
• 3.4 指数矩的性质证明
• n（r）正交性的证明'>3.4.1 Q_n（r）正交性的证明
• n（r）完备性的证明'>3.4.2 Q_n（r）完备性的证明
• 3.4.3 旋转不变性
• 3.4.4 平移不变性
• 3.4.5 尺度和密度畸变不变性
• 3.5 在直角坐标系下计算指数矩
• 3.6 指数矩的快速算法
• 3.7 重构图像实验
• 3.7.1 利用指数矩进行图像的重建
• 3.7.2 利用指数矩和圆谐傅里叶矩进行图像重建的实验比较
• 3.8 重建图像程序
• 4 基于指数矩的抗几何攻击数字水印的算法
• 4.1 设计依据
• 4.2 水印嵌入
• 4.3 水印提取
• 4.4 实验结果及讨论
• 4.5 算法对几何攻击的鲁棒性
• 4.5.1. 旋转攻击
• 4.5.2. 缩放攻击
• 4.5.3. JPEG压缩攻击
• 4.5.4 组合攻击
• 4.5.5 实验时间和提取相似度
• 4.5.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文