基于DCT域量化技术的数字图像水印算法的研究

论文摘要

随着计算机技术和网络技术的飞速发展,数字作品的信息安全和版权保护成为迫切需要解决的实际问题。作为对数字作品提供有效保护的重要手段,数字水印技术成为学术界的研究热点之一。本文以静止图像为研究对象,简要介绍数字水印的研究背景、基本特征、分类以及应用,系统阐述了图像数字水印技术的基本原理和典型算法,并对图像数字水印的攻击作了详细的介绍。在分析现有水印算法的基础上,结合混沌技术和DCT理论,提出了两种基于DCT域及量化技术的水印算法,最后通过一些常见的图像处理及攻击实验验证了算法的性能。1.基于均匀量化的图像水印算法。该算法利用Arnold混沌映射生成混沌序列,对二值水印图像进行加密和置乱,对原始图像做分块DCT变换,并取出其中的直流分量系数作为水印嵌入区域。嵌入算法采用均匀量化以及抖动调制的思想。实验结果表明,与常见的中低频带嵌入算法相比,本文算法能在保证很好的水印逼真度前提下,对各种常见的图像处理攻击,尤其对JPEG有损压缩攻击,具有很强的鲁棒性。2.针对均匀量化对乘性噪声的脆弱性,根据人的视觉特性,提出了一种自适应量化算法。由于量化步长与乘性噪声能同步变化,因此在原理上该算法对乘性噪声具有良好的鲁棒性。实验结果表明在乘性噪声信道中,自适应量化算法优于均匀量化算法。本文所提出的两种基于量化技术的数字水印算法实现简便,具有较高的实用性,在图像数字作品版权保护领域具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.2 数字水印技术的研究现状
• 1.3 本文提出的研究目的
• 1.4 本章小结
• 第2章 数字水印技术的概述
• 2.1 数字水印的基本原理和框架
• 2.1.1 数字水印基本原理
• 2.1.2 数字水印系统的基本框架
• 2.2 数字水印的特性、分类及应用
• 2.2.1 数字水印的特性
• 2.2.2 数字水印的分类
• 2.2.3 数字水印的应用
• 2.3 典型的数字水印嵌入技术
• 2.4 常见的数字水印攻击方法
• 2.5 数字水印的评价标准
• 2.5.1 主观评价标准
• 2.5.2 客观评价标准
• 2.6 本章小结
• 第3章 理论基础——余弦变换、混沌以及量化技术
• 3.1 数字图像的离散余弦变换
• 3.1.1 离散余弦变换概述
• 3.1.2 离散余弦变换的定义和说明
• 3.2 数字水印中的混沌技术
• 3.2.1 混沌的概念
• 3.2.2 混沌水印生成的方法
• 3.2.3 Arnold变换
• 3.3 数字水印中的量化技术
• 3.3.1 量化的概念
• 3.3.2 量化索引调制水印方案（QIM）
• 3.3.3 抖动调制（DM）
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于DCT域均匀量化技术的数字水印算法的研究
• 4.1 算法的设计思想
• 4.1.1 DCT变换时分块及其尺寸选择
• 4.1.2 水印嵌入位置的选择
• 4.1.3 双Arnold变换（猫变换）应用的目的
• 4.2 均匀量化算法的实现过程
• 4.2.1 数字水印的嵌入过程
• 4.2.2 数字水印的提取过程
• 4.3 实验检测与分析
• 4.3.1 没有任何攻击下的检测实验
• 4.3.2 攻击下的检测实验
• 4.4 本章算法与其它几种典型算法的实验结果比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于 DCT域自适应量化技术的数字水印算法的研究
• 5.1 自适应水印技术简介
• 5.2 自适应量化模型
• 5.3 自适应量化算法描述
• 5.4 实验检测与分析
• 5.4.1 没有任何攻击下的检测实验
• 5.4.2 攻击下的检测实验
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结
• 6.1 本课题工作总结
• 6.2 关于进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历