基于空频域结合的双重图像水印算法研究

论文摘要

数字多媒体数据极易在网络上复制、伪造、传播，数据的版权验证保护问题随之凸显出来。数字水印技术因成为解决这一问题的有效方案而受到广泛关注。但是目前大多数水印算法是嵌入单一的水印来保护版权，此类算法由于版权保护的验证和保护能力单一且嵌入的水印信息量少，无法达到多用途保护或多重验证的目的。本文的主要工作是借助Contourlet变换和PCNN分解和预处理图像，在图像中嵌入双重水印以达到多用途保护或多重验证的目的。具体地，以静态数字图像为研究对象，给出了基于空频域结合的两类算法：（1）第一类是基于Contourlet和图像融合的双重图像水印算法。算法首先采用图像融合方法在图像的局部嵌入可见水印；然后在Contourlet频域中嵌入不可见水印。创新性在于：a)在可见水印图像中引入一个校正坐标系，用于校正几何攻击后的载体图像；b)使用奇偶量化方法将水印嵌入到纹理复杂且敏感度低的图像块。这样很大程度增加嵌入强度并不破坏载体图像的视觉质量，且由于可见水印的存在，算法达到版权的多重验证目的。（2）第二类是基于Contourlet和PCNN的双重图像零水印算法。算法采用零水印思想，在Contourlet频域中使用系数和系数均值比较构造出零水印；在空域中使用PCNN获取的特征点灰度值与特征点均值作比较构造零水印。创新性在于：a)通过脉冲耦合神经网络（PCNN）提取特征点，利用特征点构造特征点模板用于几何校正；b）采用零水印思想，将相关变量进行逻辑比较，构造出零水印。这样从根本上解决了水印鲁棒性和透明性的矛盾，算法复杂度低，可以抵抗多种类型攻击算法,达到多用途保护的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数字水印的发展及国内外研究现状
• 1.2.1 数字水印的发展
• 1.2.2 数字水印的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 2 数字水印概述
• 2.1 数字水印技术的分类
• 2.1.1 根据使用目的的不同划分
• 2.1.2 根据水印嵌入域的不同划分
• 2.1.3 根据水印检测方法的不同划分
• 2.2 数字水印的基本框架与主要特点
• 2.2.1 数字水印的基本框架
• 2.2.2 数字水印的特点
• 2.3 图像水印的典型算法
• 2.3.1 空域算法
• 2.3.2 变换域算法
• 2.3.3 零水印算法
• 2.4 数字水印的攻击与性能评估
• 2.4.1 数字水印的攻击
• 2.4.2 数字水印性能评价
• 2.5 本章小结
• 3 Contourlet 变换概述
• 3.1 拉普拉斯金字塔变换（LP）
• 3.2 方向滤波器组（DFB）
• 3.3 离散 Contourlet 变换
• 4 基于 Contourlet 和图像融合的双重水印算法研究
• 4.1 相关理论介绍
• 4.1.1 图像融合
• 4.1.2 新型置乱矩阵 W
• 4.1.3 图像敏感度分析
• 4.2 基于 Contourlet 和图像融合的双重水印算法
• 4.2.1 可见水印算法
• 4.2.2 不可见水印算法
• 4.3 实验结果和分析
• 4.3.1 无攻击测试
• 4.3.2 JPEG 压缩攻击
• 4.3.3 噪声攻击
• 4.3.4 滤波攻击
• 4.3.5 其他攻击
• 4.4 本章小结
• 5 基于 Contourlet 和 PCNN 的双重零水印算法研究
• 5.1 相关理论介绍
• 5.1.1 脉冲耦合神经网络（PCNN）
• 5.1.2 仿射图像置乱
• 5.2 基于 Contourlet 和 PCNN 的双重零水印算法
• 5.2.1 PCNN 预处理图像
• 5.2.2 频域水印算法
• 5.2.3 空域水印算法
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 无攻击测试
• 5.3.2 JPEG 压缩攻击
• 5.3.3 噪声攻击
• 5.3.4 剪切攻击
• 5.3.5 几何攻击
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文