基于混沌和DCT变换的数字水印算法研究

论文摘要

数字水印技术作为多媒体数据版权保护和内容可靠性认证的一种新技术,从20世纪90年代以来得到了迅速的发展,成为当前国内外研究的一个热门课题。数字水印是在不影响多媒体产品（如数字图像、文档、视频、音频等）使用质量的前提下,将具有特定意义的标记------水印,按照某种给定算法嵌入到媒体作品中,以实现对该作品的版权保护。本文着重研究的内容是图像数字水印,主要工作如下:（1）介绍了数字水印的基本特性、目的、意义以及目前国内外的研究现状、数字水印的基本框架和数字水印的分类等内容,还在文中列举了一些的经典水印算法,这些内容为数字水印算法的提出、实现提供了理论依据。（2）介绍了目前较常用的几种水印置乱预处理方案,详细介绍了如何利用Arnold变换以及混沌理论对水印进行置乱,提出了对原混沌置乱方案的改进算法,从而提高了混沌序列的初值灵敏性。（3）论文基于DCT域提出了两种水印算法。第一种算法是嵌入一个伪随机序列水印的算法:该算法把水印信息嵌入到原始图像分块DCT变换后的各个子块的直流系数（DC）上,根据直流系数的能量进行排序后,安排水印信息的嵌入,排序的位置信息可以作为提取水印的密钥。实验结果表明算法在水印的不可见性和鲁棒性方面得到了较好的折中。第二种算法是完成一个双水印的嵌入:在算法的设计中,采用了反色处理,混沌置乱,位平面分解等技术,结合改进的纠错编码技术以及抖动调制技术来完成,算法测试得到的PSNR和NC值较大,这表明算法具有良好的不可见性和鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 数字水印产生的背景
• 1.2 数字水印技术的国内外研究现状
• 1.3 数字水印的应用领域
• 1.4 本文的研究内容和结构安排
• 1.4.1 本文的研究内容
• 1.4.2 本文的结构安排
• 第二章 数字水印概述
• 2.1 数字水印简介
• 2.2 数字水印的分类
• 2.3 常用的水印信号
• 2.4 数字水印的基本特性
• 2.5 数字水印系统的一般模型
• 2.6 数字水印的常见攻击
• 2.7 数字水印的研究算法现状
• 2.7.1 空域算法
• 2.7.2 频域算法
• 2.7.3 文本算法
• 2.7.4 生理模型算法
• 2.8 数字水印算法的性能评价
• 2.9 本章小结
• 第三章 水印预处理
• 3.1 常用水印置乱算法
• 3.1.1 Arnold 变换置乱算法
• 3.1.1.1 Arnold 变换的基本原理
• 3.1.1.2 Arnold 变换的特点
• 3.1.1.3 Arnold 变换的置乱恢复
• 3.1.2 混沌置乱算法
• 3.1.2.1 混沌系统的统计特性及其特点
• 3.1.2.2 混沌水印处理方法
• 3.1.3 其他置乱算法简介
• 3.1.3.1 基于采样技术的数字图像置乱算法
• 3.1.3.2 基于幻方变换的置乱技术
• 3.1.3.3 基于Hilbert 变换的置乱技术
• 3.1.3.4 多步置乱变换
• 3.2 基于混沌理论的水印置乱的改进算法
• 3.3 实验结果和分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于DCT 变换的伪随机水印的算法
• 4.1 离散余弦变换
• 4.1.1 离散余弦变换（DCT）的定义
• 4.1.2 离散余弦变换的特点
• 4.2 基于DCT 变换的伪随机水印的算法
• 4.2.1 水印嵌入算法
• 4.2.2 水印提取算法
• 4.3 实验结果和分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于DCT 变换的双水印算法
• 5.1 改进的纠错编码方法
• 5.2 二值水印算法
• 5.2.1 二值水印嵌入算法
• 5.2.2 水印的提取过程
• 5.3 灰度水印算法
• 5.3.1 灰度水印嵌入算法
• 5.3.2 灰度水印的提取:
• 5.4 评价指标
• 5.5 实验结果和分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢