基于数字水印的图像认证技术

论文摘要

随着多媒体技术和计算机网络的迅速发展,越来越多的数字信息产品通过网络广泛传播。在给人们带来便利的同时,由此而引发的非法拷贝和恶意篡改等侵权行为也引起了人们的关注。在这一背景下,数字水印技术在多媒体,尤其是图像内容认证中得到了广泛的应用,也引起了人们越来越多的重视。图像认证技术就是应判断图像的真实性和完整性需要而产生发展的一种技术。图像认证技术的实现方式可分为两类,即基于数字签名的图像认证和基于数字水印的图像认证,其中签名方法需要附加的额外信息,而水印方法则将认证信息隐藏在原始图像中而不需要附加信息,因此一般的图像认证大多是采用水印方法实现。本文所做的工作主要在如下几个方面:1)讨论数字水印技术的基本概念、理论基础、应用领域;总结图像内容认证的研究内容、关键问题、一般模型。2)提出一种二维DCT彩色图像数字水印的新算法。充分考虑到人类视觉系统特点,采用YIQ色彩空间,将灰度图像水印信号自适应嵌入载体的亮度分量Y的DCT系数中,并根据人类视觉掩蔽特征,在较复杂的块嵌入量增加。此外,采用Arnold变换将水印图像进行置乱,消除像素的空间相关性,使算法抗攻击能力增强。实验结果证明:文中算法对叠加噪声、JPEG压缩、几何剪切、图像增强等攻击均具有较好的鲁棒性。3)提出一种抗JPEG压缩的图像认证算法。根据图像不同块中位置相同的DCT系数之间的大小关系在JPEG压缩之后几乎没有发生变化这一性质,对图像进行分析生成特征编码,并将特征编码加密后以水印方式嵌入图像。认证时只需将待测图像的特征编码与从中抽取出的解密水印进行比较,利用篡改矩阵鉴别是否有内容被篡改,并给出具体的篡改位置。实验结果表明,该算法有很好的抗JPEG压缩性能,并可有效地检测出恶意篡改及其发生的位置。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的选题背景和意义
• 1.2 数字水印的研究现状
• 1.3 数字水印研究展望
• 1.4 本文工作
• 第二章 基于数字水印的图像认证技术综述
• 2.1 数字水印技术介绍
• 2.1.1 数字水印的基本特性
• 2.1.2 数字水印技术的分类
• 2.1.3 数字水印技术的应用
• 2.1.4 数字水印算法的一般框架
• 2.1.5 数字水印算法介绍
• 2.1.6 数字水印的评价
• 2.2 图像认证技术介绍
• 2.2.1 认证水印的基本框架
• 2.2.2 认证水印的分类
• 2.2.3 图像内容认证的几个关键问题
• 2.2.4 图像认证系统的性能评价
• 2.2.5 基于水印的图像认证发展现状
• 第三章 一种二维DCT 彩色图像数字水印新算法
• 3.1 引言
• 3.2 算法
• 3.2.1 置乱原理
• 3.2.2 色彩空间转换
• 3.2.3 中频系数的选择和块嵌入量的确定
• 3.2.4 自适应原始图像的水印调整
• 3.2.5 数字水印的嵌入
• 3.2.6 数字水印的检测
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 性能测试
• 3.3.2 抗攻击能力测试
• 3.4 结束语
• 第四章 基于JPEG 压缩不变量和数字水印的图像认证方法
• 4.1 引言
• 4.2 JPEG 压缩中量化系数间关系的不变性
• 4.3 水印信息的生成
• 4.3.1 特征编码的产生
• 4.3.2 阈值k 的确定
• 4.4 数字水印嵌入
• 4.5 数字水印的提取及篡改认证
• 4.6 实验结果
• 4.6.1 恶意篡改的检测
• 4.6.2 抗攻击能力测试
• 4.7 结束语
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文所做的工作
• 5.2 今后的工作及研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文