一种DWT域的鲁棒性数字水印算法研究及其实现

论文摘要

鲁棒性是目前数字水印研究中需要解决的难题。设计鲁棒性水印的关键在于水印嵌入位置的选取。离散小波变换不仅具有较好的匹配HVS(HumanVisual System)特性,而且与JPEG2000、MPEG4压缩标准兼容,利用小波变换产生的水印具有良好的视觉效果和抵抗多种攻击的能力。这些特性都为数字水印的设计奠定了坚实的基础。基于偏微分方程图像平滑在平滑的同时,能够很好的保持图像的边缘、细节等高频信息;利用数学形态学中的膨胀、腐蚀算子可使图像增强,突出图像的高频信息。人眼对高频信息不敏感,将水印信息嵌入到宿主信息的高频部分,得到的含水印图像具有较好的不可感知性。本文围绕水印嵌入位置这一问题,对基于小波变换的鲁棒性数字水印算法进行研究,通过小波变换、基于偏微分方程图像平滑和膨胀、腐蚀形态学算子找到人眼不易察觉且相对的中低频区域,即图像的边缘与纹理丰富区域,进而获得数字水印的嵌入位置。为了提高水印算法的鲁棒性,采用Fibonacci矩阵变换对水印进行预处理,以增加水印信息的隐蔽性,提高整个数字水印系统的安全性能,使得嵌入在这些位置的水印能更好的兼顾鲁棒性和不可感知性的要求。本文对提出的算法进行了仿真实验,实验表明该算法对JPEG2000压缩有较好的鲁棒性,同时对JPEG压缩、锐化、椒盐噪声、Gama校正等其它图像处理操作也有较好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数字水印的研究背景
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 课题研究工作的主要内容及安排
• 第2章 数字水印的基本理论
• 2.1 数字水印技术的基本概念和基本模型
• 2.1.1 数字水印的基本概念
• 2.1.2 数字水印的基本模型
• 2.2 数字水印的分类
• 2.3 数字水印的攻击与性能评价
• 2.3.1 常见的水印攻击方法
• 2.3.2 数字水印性能评估方法
• 2.4 数字水印的典型算法
• 2.4.1 空域算法
• 2.4.2 变换域算法
• 2.4.3 其他的数字水印算法
• 2.5 数字水印的主要应用
• 2.6 本章小结
• 第3章 水印算法的数学基础
• 3.1 小波变换及其在数字水印中的应用
• 3.1.1 小波变换的定义
• 3.1.2 离散小波变换
• 3.2 JPEG2000 压缩编码
• 3.3 异性扩散模型
• 3.4 基于数学形态学的图像处理
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于DWT 的数字水印算法
• 4.1 引言
• 4.2 原始图像纹理丰富区域的提取
• 4.3 水印嵌入位置的选取
• 4.4 算法实现
• 4.4.1 算法基本框架
• 4.4.2 水印信息预处理
• 4.4.3 水印的嵌入
• 4.4.4 水印的提取与检测
• 4.5 仿真实验
• 4.5.1 无任何攻击下的实验结果
• 4.5.2 JPEG2000 及JPEG 有损压缩下的实验结果
• 4.5.3 其它攻击下的实验结果
• 4.5.4 对比实验结果
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢