图象认证和证件防伪中的数字水印实现方法研究

论文摘要

目前,以Internet为代表的计算机网络的迅猛发展,使得多媒体信息的交流和传输变得更加简单、快捷。然而便利性和不安全性是并存的,在传输过程中,攻击者很容易对多媒体信息进行恶意的篡改、伪造,导致人们因无法判断信息是否真实、完整而造成严重的后果。对于这些攻击,传统的基于密码学的保密措施已经显得力不从心,因此,一种新的有效的保密技术-数字水印技术得到了发展并成为信息安全领域的一个研究热点。本文的研究内容是针对图像遭受到的恶意篡改、伪造,应用数字水印技术,给出了相应的解决策略,主要工作内容如下：（1）针对传统空域脆弱水印认证算法安全性和定位精度的问题,提出一种基于混沌的脆弱水印算法并用于图像的篡改检测和定位。该算法利用Logistic混沌二值序列对水印信息加密,并确定各水印比特的嵌入位置。实验结果表明,该算法具有较高的安全性且对局部发生的篡改可以进行有效的检测和精确定位。（2）针对在低频子带嵌入水印信息容易造成图像质量下降的情况,本文提出一种水印信息自适应嵌入的方法。该方法基于小波变换的多分辨率特性,结合人类视觉系统HVS的特性,将水印信息经过Arnold置乱变换之后采用噪声可见函数NVS,自适应地选择嵌入强度。实验结果表明该算法具有较好的鲁棒性和不可见性。（3）对盲源分离模型ICA进行分析,并将其用于数字水印,实现了数字水印的盲提取。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 数字水印技术的研究概况
• 1.2.1 数字水印技术研究的历史及现状
• 1.2.2 数字水印技术的应用领域
• 1.2.3 数字水印技术与传统密码学技术的比较
• 1.3 课题研究的主要内容和论文组织
• 第2章 数字水印技术概述
• 2.1 数字水印技术的基本原理
• 2.2 数字水印系统的基本框架
• 2.2.1 数字水印的嵌入
• 2.2.2 数字水印的提取
• 2.2.3 数字水印的检测
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印的攻击类型
• 2.5 常规数字水印系统的特性及评估指标
• 2.5.1 水印的鲁棒性
• 2.5.2 透明性
• 2.5.3 数字水印系统的其他特性
• 2.6 本章小结
• 第3章 水印嵌入检测算法
• 3.1 基于空域的数字水印算法研究
• 3.1.1 基于空域的数字水印算法
• 3.1.2 基于LSB的空域数字水印算法研究
• 3.1.3 LSB算法仿真实验
• 3.2 基于频域的数字水印算法研究
• 3.2.1 基于频域的数字水印算法
• 3.2.2 基于扩频的数字水印算法研究
• 3.2.3 扩频水印算法仿真实验
• 3.3 空域频域水印算法的鲁棒性能比较分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于Logistic的图像认证水印算法研究
• 4.1 数字水印技术用于图像认证的一般模型
• 4.1.1 图像脆弱水印算法分析
• 4.1.2 图像脆弱水印算法分类
• 4.2 基于LSB的脆弱水印算法改进研究
• 4.2.1 LSB算法安全性研究
• 4.2.2 混沌动力系统与混沌序列的基础分析
• 4.2.3 Logistic混沌模型分析与研究
• 4.2.4 Logistic混沌系统的二值化和加密
• 4.3 基于Logistic混沌系统的LSB脆弱性认证水印算法设计
• 4.3.1 基于图像特征的水印生成算法设计
• 4.3.2 基于Logistic的数字水印嵌入算法设计
• 4.3.3 数字水印的篡改检测和定位
• 4.4 脆弱水印算法的性能分析和篡改定位仿真实验
• 4.4.1 含水印图像的性能分析
• 4.4.2 篡改定位仿真实验
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于NVF的证件防伪水印算法研究
• 5.1 数字图像的打印扫描过程失真分析
• 5.2 打印扫描过程中不变数字特征研究分析
• 5.2.1 空域不变数字特征实验分析
• 5.2.2 频域不变数字特征实验分析
• 5.3 小波系数统计与嵌入位置实验分析研究
• 5.3.1 小波系数统计分析
• 5.3.2 小波系数的稳定性及嵌入位置实验分析
• 5.4 独立分量分析（ICA）算法
• 5.4.1 ICA算法基本模型
• 5.4.2 FastICA算法
• 5.5 证件防伪算法实现
• 5.5.1 基于Arnold变换的水印信息置乱预处理
• 5.5.2 基于噪声可见函数（NVF）的自适应水印嵌入强度因子的设计
• 5.5.3 基于NVF的自适应水印嵌入算法
• 5.5.4 基于ICA的数字水印提取算法
• 5.5.5 仿真结果与分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢