基于分形的轮廓波数字图像水印算法研究

论文摘要

数字水印技术一经提出就引起了各界的广泛关注，其在版权保护、隐蔽通信、防篡改提示等方面的作用明显，水印具有极高的学术与商业的双重价值。我们进入数字时代后，信息传递、交流更加的便捷，但是重要信息的非法篡改、非法拷贝等问题也不可避免的随之而来，在网络高度发达的环境下如何保护好每一个人的合法权益成为一个刻不容缓的问题，数字水印技术是一种有效的解决方案。本文提出了两种与分形相结合的变换域水印算法，一种是小波域算法，在水印嵌入的过程中引入了分数布朗运动模型生成的赫斯特矩阵，成功解决了因人眼对低频敏感而造成小波低频嵌入水印不可见性差的问题；另一种是轮廓波域水印算法，它首先分析宿主图片的分形特征并提取其不规则分维，而分维可以体现宿主图片的轮廓、纹理的复杂程度，将其与嵌入强度建立函数关系，在轮廓波嵌入水印的时候可以根据宿主图片的不同自适应的调节水印强度。两种算法又分别结合了二维Arnold置乱与一维Logistic置乱两种混沌加密方法，进一步增强了水印的安全性。本文完成了大量的对比评测实验，将传统的离散余弦水印法与介绍的两种变换域算法进行比较，利用仿真实验计算出峰值信噪比、归一化相关系数、均方误差等客观评价水印性能的指标，再进一步分析得到的实验数据。评测显示两种算法都很好的解决了水印的透明性与强壮性之间的矛盾，并且对于几何攻击、滤波攻击、噪声攻击、压缩攻击等信号处理手段具有很强的抵抗能力。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 基于分形理论的数字水印研究现状
• 1.3 基于 Contourlet 变换的数字水印研究现状
• 1.4 论文的主要研究思路和内容安排
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 内容安排
• 第2章 数字水印技术概述
• 2.1 数字水印的概念
• 2.2 数字水印的基本特性
• 2.3 数字水印的应用领域
• 2.4 数字水印的基本框架
• 2.5 数字水印的性能评测
• 2.6 本章小结
• 第3章 分形的基本理论
• 3.1 分形的基本概念
• 3.2 分形维数的概念
• 3.3 分形的自相似性
• 3.4 规则分形
• 3.5 不规则分形
• 3.5.1 布朗运动模型
• 3.5.2 分数布朗运动模型
• 3.6 分形维数的估算方法
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于分数布朗运动模型的小波域水印算法
• 4.1 小波变换简介
• 4.1.1 小波的特性
• 4.1.2 图像处理中常用的小波
• 4.2 二维混沌映射中的 Arnold 变换
• 4.2.1 Arnold 变换简介
• 4.2.2 Arnold 变换的周期性
• 4.3 水印图像嵌入位置的选择
• 4.4 水印图像的嵌入与提取过程
• 4.4.1 水印图像的嵌入算法
• 4.4.2 水印图像的提取算法
• 4.5 实验结果及分析
• 4.5.1 算法性能测试
• 4.5.2 结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于不规则分形维数的轮廓波域水印算法
• 5.1 轮廓波变换简介
• 5.1.1 Contourlet 变换
• 5.1.2 Contourlet 特性
• 5.2 一维 logistic 映射混沌系统
• 5.3 Contourlet 域的人类视觉系统掩蔽模型
• 5.4 水印图像的嵌入与提取算法
• 5.4.1 水印图像的嵌入过程
• 5.4.2 水印图像的提取过程
• 5.5 算法性能测试与实验结果分析
• 5.6 轮廓波算法与传统变换域算法性能比较
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目