基于小波变换的数字水印的研究与实现

论文摘要

数字水印技术作为信息隐藏研究领域内的一个重要分支,目前在学术界得到了广泛的重视。同时,数字水印技术在图像防伪方面的优良性能也决定了该项技术未来必将成为防伪印刷技术的一个重要组成部分。目前,具有优良的不可见性和鲁棒性的数字水印已经逐渐成为研究热点。本文研究了一种基于Arnold置乱变换和奇异值分解的小波域彩色图像数字水印。文章首先分析了数字水印技术的研究背景、国内外研究现状、研究目的与意义等基础内容,确立了本研究的研究内容与方向。然后通过对数字水印基本理论模型、数字图像的小波变换理论、数字图像的Arnold置乱变换理论以及奇异值分解在数字图像中的应用等理论的研究,提出了一种新型的小波域彩色图像数字水印的嵌入与提取算法,并根据此算法在MATLAB2010仿真模拟平台上编写数字水印的嵌入与提取代码,进行水印的嵌入与提取实验。其中,在水印信息嵌入之后,要从客观和主观两个方面来评价水印嵌入前后两幅图像的差异,以验证该水印算法是否具有良好的不可见性；在数字水印提取之前,对含有水印信息的图像进行多种算法或者几何攻击实验,从受到攻击以后的图像中进行水印的提取,以验证该水印算法是否具有良好的鲁棒性。最后,根据上述算法,初步的设计一个数字水印嵌入系统软件。实验结果表明,在水印信息嵌入前后,宿主图像的外观基本无视觉差别,两幅图像之间的峰值信噪比值也较高,这说明该水印算法具有良好的不可见性；嵌入水印信息的图像在经过诸如剪切、涂改、旋转、添加噪声、JPEG压缩甚至打印扫描等形式的攻击后,仍能够较为完整的从中提取水印图像,这说明该水印算法具有良好的鲁棒性。根据实验结果,利用MATLAB中的GUI界面设计工具对数字水印系统进行了一个初步的界面设计,可利用该软件直接向彩色数字图像中嵌入水印信息。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目的、意义和研究内容
• 1.3.1 研究目的及意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 数字水印技术综述
• 1.4.1 数字水印的一般特点
• 1.4.2 数字水印的一般分类
• 1.4.3 几类典型数字水印算法简介
• 1.4.4 几种典型数字水印攻击简介
• 2 材料与方法
• 2.1 实验所用水印及宿主图像的选择
• 2.1.1 水印的选择
• 2.1.2 宿主图像的选择
• 2.1.3 实验准备
• 2.2 数字水印系统的模型
• 2.2.1 水印的嵌入
• 2.2.2 水印的提取
• 2.3 数字水印性能评价方法
• 2.3.1 数字水印不可见性的评价
• 2.3.2 数字水印鲁棒性的评价
• 2.4 本水印算法的基本理论
• 2.4.1 小波变换
• 2.4.2 水印图像的置乱变换
• 2.4.3 数字图像的奇异值分解
• 2.5 色彩空间的转换
• 2.6 基于Anold置乱和SVD的水印算法
• 2.7 数字水印算法性能检测实验
• 2.7.1 水印不可见性的检测
• 2.7.2 水印鲁棒性的检测
• 2.8 数字水印系统的开发实验
• 2.8.1 MATLAB软件概述
• 2.8.2 数字水印系统的GUI开发设计
• 3 结果与讨论
• 3.1 数字水印不可见性的检测结果
• 3.1.1 不同水印嵌入强度的比较
• 3.1.2 不同宿主图像的比较
• 3.1.3 小结
• 3.2 数字水印鲁棒性的检测结果
• 3.2.1 抗剪切攻击实验结果
• 3.2.2 抗脏污涂改攻击结果
• 3.2.3 抗旋转攻击实验结果
• 3.2.4 抗噪声攻击实验结果
• 3.2.5 抗JPEG压缩攻击实验结果
• 3.2.6 抗打印-扫描攻击实验结果
• 3.2.7 小结
• 3.3 数字水印系统开发设计
• 3.3.1 数字水印系统功能介绍
• 3.3.2 数字水印嵌入软件开发结果
• 3.3.3 小结
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢
• 附录