基于分形理论的信息隐藏技术研究

论文摘要

人们对信息隐藏技术的研究由来已久,它是一种被认为信源和信道安全的技术。作为其分支之一的数字水印是应用于数字版权管理(DRM)的一种新技术,已成为当前多媒体安全领域发展最快的热门技术,受到国际学术界以及研究组织的广泛关注。分形理论是一种新的非线性科学,被广泛应用于自然科学和社会科学的各个领域,对计算机图形和图像处理、曲线或曲面的分形插值具有很好的理论指导意义。本文开展了基于分形理论并结合传统变换域理论的水印算法进行研究分析,主要工作如下：1.研究和仿真了基于分形编码和离散余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)的图像水印算法,并在保证图像不可感知性的前提下对两种方案进行分析和仿真。仿真结果表明应用局部自仿射变换进行图像编码后,算法可以较好地抵抗离散余弦变换的块效应；分形编码后的图像和小波变换的多分辨率思想、人类视觉系统特性是一致的,具有较好的鲁棒性。根据函数迭代系统(IFS),采用具有四种仿射变换的IFS生成的图形作为水印进行嵌入,在一定程度上提高了抗旋转攻击能力。2.研究数字音频的流特性和压缩编码方案,提出一种基于DWT多尺度分析的、根据分形插值函数的分维数大小不同来嵌入不同强度的水印算法。该算法使用小波分解级数和垂直因子作为密钥,使安全性得到加强；水印通过在中低频系数嵌入,既保证了不可感知性又增强了稳健性。针对高低通滤波和压缩编码攻击,进一步提出基于小波包分解的在高频分量和低频分量上嵌入双重水印的算法,仿真表明算法具有较好的效果。3.研究数字视频的流特性和压缩编码算法,提出了一种基于压缩视频和带参量的分形树水印算法。通过计算视频序列的前后两个Ⅰ帧DCT系数的差值,并和预先设定的门限进行比较,在不同的门限内嵌入参量不同的分形树。该算法利用带参量IFSP绘制出类似于动画的图形,将其嵌入到视频中,符合视频帧的运动特性；门限的设定保证不会增加码率同时减少了失真累积,视频质量得到保证。仿真结果表明,水印不可见性好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 信息隐藏技术简介
• 1.1.1 信息隐藏的定义
• 1.1.2 信息隐藏特性
• 1.1.3 信息隐藏分类
• 1.2 信息隐藏技术发展现状与应用前景
• 1.3 本文的主要工作
• 2 分形和变换域理论
• 2.1 非线性科学-分形
• 2.1.1 分形理论简介
• 2.1.2 参量的IFS
• 2.1.3 局部仿射变换与分形图像编码
• 2.1.4 分形插值函数与分形维
• 2.2 离散余弦变换DCT
• 2.2.1 DCT运算及其性质
• 2.2.2 DCT与数字水印
• 2.3 离散小波变换
• 2.3.1 正交小波变换及性质
• 2.3.2 小波包分解
• 2.3.3 DWT与数字水印
• 3 数字图像水印研究
• 3.1 数字图像水印应用与前景
• 3.2 数字图像水印的分形算法研究
• 3.2.1 分形与DCT图像水印算法
• 3.2.2 分形与DWT图像水印算法
• 3.3 提高抗旋转攻击的分形改进算法
• 3.4 小结
• 4 数字音频水印研究
• 4.1 音频水印发展应用与前景
• 4.2 音频流特性分析
• 4.2.1 音频信号的特征
• 4.2.2 音频信号的数字化和传播
• 4.2.3 人耳听觉特征
• 4.2.4 音频信号压缩和编码
• 4.3 基于分形与DWT的音频水印算法研究
• 4.3.1 音频水印算法简介
• 4.3.2 分形与DWT的音频水印
• 4.3.3 MATLAB仿真及性能分析
• 4.4 增强抗滤波攻击的分形算法
• 4.5 小结
• 5 数字视频水印研究
• 5.1 视频水印发展应用与前景
• 5.2 数字视频流特性分析
• 5.2.1 常见的编码方案
• 5.2.2 常用视频编码标准
• 5.3 基于分形与变换域的视频水印的新算法
• 5.4 MATLAB仿真分析
• 5.6 小结
• 6 结束语
• 致谢
• 参考文献