基于粒子群算法的半脆弱水印技术研究

论文摘要

为了解决互联网上多媒体信息安全的问题,数字水印技术应运而生并得到了广泛关注,目前已成为国际学术界的一个研究热点半脆弱水印技术是数字水印技术的一个重要分支,它能容忍一定程度的常见信号处理操作,能检测出对多媒体数据是否有恶意篡改,可以定位篡改区域,甚至判断篡改方式以及恢复出被篡改的数据。由于这些特性,半脆弱水印技术已成为多媒体认证领域的研究热点。DCT(离散余弦变换)及小波变换分别是已有的信源压缩编码标准JPEG和信源压缩编码标准JPEG2000的核心技术。本文比较系统地研究了半脆弱数字水印的发展情况,论述了认证水印(脆弱数字水印和半脆弱数字水印)的提出背景及概念,原理和研究动态,分析了认证水印按空间域和变换域分类的各种算法,比较了它们的优缺点,总结了认证水印有可能受到的攻击行为。本文提出了基于静止图像压缩标准JPEG的三种新的半脆弱水印算法。根据JPEG图像在DCT域压缩过程中的变换域系数不变性原理进行水印调制嵌入存在PSNR值较低的不足之处,采用粒子群优化算法,对水印的嵌入位置进行优化搜索,从而在保证水印抗JPEG压缩的前提下,提高了图像的PSNR值,使嵌入水印后图像具有更好的透明性,并且在搜索的同时,对水印的嵌入随机搜索,从而改变了以往的固定位置嵌入水印安全性不高的缺点。基于小波域的水印嵌入算法,使用粒子群作为水印嵌入的量化步长,可以根据图像进行自适应针对性的量化嵌入,改变了以往统计意义下的抗JPEG压缩的量化嵌入水印方法,使嵌入水印后的图像抗JPEG压缩的鲁棒性得到了提高,并且在原始的粒子群算法量化嵌入水印算法上,对粒子群算法的优化搜索过程做了改进,提出了一种改进的粒子群量化嵌入水印算法。实验结果表明了本文提出的三种算法认证准确,可靠实用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 本文的主要工作及章节安排
• 第二章 数字水印技术
• 2.1 水印技术发展现状及应用
• 2.1.1 数字水印发展现状
• 2.1.2 数字水印的分类
• 2.1.3 数字水印的主要应用领域
• 2.1.4 数字水印基本框架
• 2.1.5 数字水印算法分类
• 2.1.6 水印系统的一般评价标准
• 2.2 认证水印综述
• 2.2.1 认证水印的基本特征
• 2.2.2 半脆弱水印算法介绍
• 2.3 本章小节
• 第三章 粒子群优化算法
• 3.1 引言
• 3.2 粒子群优化算法
• 3.2.1 粒子群算法原理
• 3.2.2 粒子群算法参数的选取
• 3.2.3 粒子群算法流程图及步骤
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于粒子群的DCT域半脆弱水印算法
• 4.1 DCT变换基本原理
• 4.2 JPEG压缩不变量原理
• 4.2.1 预量化原理
• 4.2.2 JPEG压缩不变量原理
• 4.3 基于粒子群的DCT域半脆弱水印算法
• 4.3.1 基于粒子群的DCT域半脆弱水印算法步骤描述
• 4.3.2 基于粒子群的DCT域半脆弱水印算法实现
• 4.3.3 试验仿真分析
• 4.4 本章小节
• 第五章 基于粒子群的DWT域半脆弱水印算法
• 5.1 小波分析原理
• 5.1.1 小波变换原理简介
• 5.1.2 图像的小波分解原理简介
• 5.2 基于粒子群的DWT域半脆弱水印算法
• 5.2.1 量化调制原理
• 5.2.2 基于粒子群的DWT域半脆弱水印算法基本思想
• 5.2.3 基于粒子群的DWT域半脆弱水印算法步骤描述
• 5.2.4 基于粒子群的DWT域半脆弱水印算法实现
• 5.2.5 试验仿真分析
• 5.3 基于改进粒子群的DWT域半脆弱水印算法
• 5.3.1 改进算法的基本思想
• 5.3.2 改进粒子群的DWT域半脆弱水印算法步骤描述
• 5.3.3 改进粒子群的DWT域半脆弱水印算法实现
• 5.3.4 试验仿真分析
• 5.3.5.半脆弱水印算法比较
• 5.4 本章小节
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表文章