基于小波和混沌理论的数字图像加密研究

论文摘要

随着数字技术、计算机、通信和网络的飞速发展,图像数据传输业务得到广泛地开展和应用。与此同时,图像信息产业又面临着新的严峻挑战——对图像的非法侵权、盗版、恶意篡改和传播,因而图像版权保护的真实性和完整性的问题受到人们的普遍关注。而传统的信息安全技术和加密理论难以有效的解决保护数字产品版权的问题,在这样的情况下,数字水印作为解决这一难题的有效手段,逐渐成为领域内的研究热点。本文首先对数字水印技术的发展、现状及未来展望做了综述性介绍,对数字水印技术及其相关的小波分析、混沌等基本概念、理论等进行系统学习与研究,明确了本文的研究方向。同时在以上研究的基础上,提出了一种基于离散小波变换和混沌理论的数字图像加密算法。在水印嵌入过程中,首先对原始图像进行离散小波变换,提取其低频部分作为嵌入区域,然后利用混沌系统产生的混沌序列对水印进行加密,再将加密后的水印进行小波变换并提取其低频部分,最后将加密水印的低频部分嵌入到原始图像的低频部分中。水印提取过程需要原始载体图像,是一种非盲检测。本文对提出的水印算法都进行了大量仿真实验,并通过水印相关系数NC和峰值信噪比PSNR评价水印算法性能。实验结果表明该水印系统不仅较好地保持了图像的质量,对JPEG压缩、噪声污染、滤波、缩放、剪切等图像操作都显示了较强的鲁棒性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义和背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容与结构
• 1.4 本章小结
• 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 数字水印的分类
• 2.4 数字水印的基本原理
• 2.4.1 数字水印的基本框架
• 2.4.2 水印嵌入与提取
• 2.5 数字水印的评测
• 2.6 数字水印的应用
• 2.7 本章小结
• 第3章 小波变换的基本理论
• 3.1 小波变换的发展
• 3.2 小波变换
• 3.2.1 小波变换的定义
• 3.2.2 连续小波变换
• 3.2.3 离散小波变换
• 3.3 多分辨率分析
• 3.4 MALLAT 算法
• 3.5 数字图像的小波分解
• 3.6 本章小结
• 第4章 混沌理论概述
• 4.1 混沌理论的发展
• 4.2 混沌的定义
• 4.3 混沌的特性
• 4.4 LOGISTIC 混沌模型
• 4.5 混沌在数字水印中的应用
• 4.6 基于混沌的二值图像加密
• 4.7 本章小结
• 第5章 基于小波和混沌理论的数字水印图像加密算法
• 5.1 水印信息的选取与置乱
• 5.2 水印图像嵌入位置的选择
• 5.3 水印图像的嵌入、提取与评价
• 5.3.1 水印图像的嵌入算法
• 5.3.2 水印图像的提取算法
• 5.3.3 水印算法的评价
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 算法性能测试
• 5.4.2 抗攻击能力测试
• 5.4.3 实验结果分析
• 5.5 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