基于小波傅立叶变换域的数字水印算法分析及其仿真分析

论文摘要

近年来,数字水印技术已成为信息安全研究领域的一个热点,数字水印技术作为实现版权保护及多媒体信息认证的有效办法,是一个新兴的研究领域,具有很高的科研价值和商业潜力,尚有很多内容需要研究。提高现有数字水印的鲁棒性,从而发现更好的水印算法,是信息安全研究者刻不容缓的目标。本论文以灰度图像数字水印为研究对象,研究了小波变换和傅立叶变换算法,在水印技术上做了一次改进尝试。论文首先分析了数字水印相关技术背景,简单介绍了数字水印技术的基本概念,阐述了数字水印的条件、数字水印技术的特征和典型数字水印系统模型,根据数字水印技术的发展和作者研究水平,选择了研究对象:静态灰度图像数字水印。对比了前人与数字水印相关的研究后,在分析小波变换和傅立叶变换理论的基础上,针对基于小波傅立叶变换域算法的数字水印算法,根据小波变换和傅立叶变换各自的优点,提出了在不同频段上分别使用的想法。将小波变换和傅立叶变换同时应用到灰度图象数字水印技术中,并对水印的处理、图像的处理、水印嵌入位置等进行了研究,并给出了相应的初步尝试。论文描述了该算法的设计思想、具体的方法步骤和数字水印的嵌入、提取过程,并对算法进行了鲁棒性和复杂度分析。论文在给出理论的基础上,选用了Matlab 7作为方法的仿真模拟工具,选择了Prewitt作为边缘测试算子,对基于小波傅立叶变换域的数字水印算法进行了实例实验与实验结果分析。文中介绍了实验工具Matlab,给出了研究所需主要函数,然后进行程序代码的编写,列出了具体实例的程序代码和相应效果图,完成了该算法的仿真模拟实验。为了论证其可行性,论文还对该算法进行了大量的模拟攻击测试,并给出各种攻击下相关性测试的结果。经数据结果分析,证明改进后的方法满足数字水印技术的基本要素并具有较好的不可见性和鲁棒性。论文最后对图像数字水印技术可以进一步修改完善的地方做了展望,指出还可以在模型的其他属性如颜色、法向量等中加入水印信息,以提高水印的抗攻击能力;甚至还可以与人工智能技术相结合,在开发新密钥等途径上创新发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 论文工作背景
• 1.2 论文工作目的和意义
• 1.3 论文主要工作
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 数字水印及其相关技术分析
• 2.1 数字水印技术
• 2.1.1 数字水印的定义
• 2.1.2 数字水印可行性的条件
• 2.1.3 多媒体数字水印技术的发展
• 2.1.4 图像数字水印的嵌入技术分类
• 2.1.5 小结
• 2.2 变换域理论基础
• 2.2.1 离散余弦变换
• 2.2.2 傅立叶变换
• 2.2.3 小波变换
• 2.2.4 小波变换与傅立叶变换的优缺点
• 2.2.5 小结
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于小波傅立叶变换域的数字水印算法
• 3.1 基于小波傅立叶变换域的数字水印算法设计思想
• 3.1.1 主要思路
• 3.1.2 小波变换
• 3.1.3 傅立叶变换
• 3.1.4 小波傅立叶变换
• 3.1.5 边缘检测
• 3.2 基于小波傅立叶变换域的数字水印算法设计描述
• 3.2.1 水印处理
• 3.2.2 图像处理
• 3.2.3 水印的过程模式
• 3.2.4 水印的嵌入位置
• 3.2.5 对图像做对数极数变换
• 3.2.6 算法过程
• 3.2.7 算法实现
• 3.3 算法理论相关分析
• 3.3.1 鲁棒性分析
• 3.3.2 算法复杂度分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于小波傅立叶变换域的数字水印算法仿真实验与分析
• 4.1 仿真环境简介
• 4.1.1 Matlab 简介
• 4.1.2 Wavelet Toolbox 简介
• 4.1.3 实验函数简介
• 4.2 实验参数及评价指标
• 4.3 仿真实验设计
• 4.3.1 基本步骤
• 4.3.2 方案具体实现
• 4.4 仿真实验结果分析
• 4.5 实验总结
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 本文主要工作
• 5.3 未来的研究工作
• 致谢
• 参考文献