基于改进型奇异值分解的数字水印算法及实现

论文题目: 基于改进型奇异值分解的数字水印算法及实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 软件工程

作者: 徐慧英

导师: 熊岳山

关键词: 数字水印,奇异值分解,鲁棒性,分块奇异值分解,失真补偿

文献来源: 国防科学技术大学

发表年度: 2005

论文摘要: 数字水印是解决当前多媒体版权保护的一项极有潜力的技术。通用的数字水印算法包含水印嵌入和水印提取检测这两个基本方面,主要分为空间域技术和变换域技术,变换域算法具有较强的鲁棒性,其应用越来越广泛。 本文在传统的奇异值分解(SVD)算法的基础上,提出了一种改进型的基于分块奇异值分解(Block-SVD)的新型数字水印算法,可以有效克服传统SVD算法的针对大图像的水印嵌入时间过长、提取出的水印在对角线上有明显失真等缺点。 该方法主要有两大创新点:一是采用分块技术(如:原始图像被调整后分成互不重叠的8×8的小块),抽取每块SVD的最大奇异值构成新的矩阵,再对其进行SVD,并叠加水印矩阵,调整后,得到含水印图像。因为该方法不用计算整个图像矩阵的SVD,这极大缩短了水印嵌入和提取的时间,尤其对于大图像效果更明显。二是在提取的过程中引入了检测器失真补偿技术(比如沿对角线方向进行邻域灰度均衡可消除对角线失真)来提升提取的水印的视觉效果。 这种基于改进型分块奇异值分解的数字水印算法不仅鲁棒性更强、可以直接处理长方阵和提取出质量更高的水印,并且在大图像中嵌入和提取水印的时间很短。论文中给出了鲁棒性测试的结果及SVD和Block-SVD的时间对比分析,并将其与传统的Cox扩频方法进行了比较,测试结果表明该算法鲁棒性更好,速度更快,实用性很强。 最后在Visual C++ MFC环境下,编程实现了本文所提出的数字水印算法,将各种形式的水印经过统一化处理后进行嵌入与提取,程序运行结果表明所设计的数字水印系统使用方便,运行效率高,效果很好。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第1章 引言

1.1 研究背景

1.2 相关领域的研究现状及存在的问题

1.3 本文的研究内容及结构安排

1.4 本文的主要创新点

第2章 数字水印的一般原理

2.1 数字水印的一般原理

2.2 数字水印的鲁棒性问题

2.3 数字水印的攻击问题

第3章 矩阵的奇异值分解(SVD)

3.1 奇异值分解的定义

3.2 奇异值分解的性质

3.3 奇异值分解的应用及数字图像的奇异值分解

第4章 基于奇异值分解(SVD)的数字水印算法

4.1 水印的嵌入算法

4.2 水印的检测算法

4.3 水印算法的评价指标

4.3.1 归一化相关系数NC

4.3.2 峰值信噪比PSNR

4.4 彩色图像的预处理

4.5 SVD方法的实验结果和分析

4.5.1 鲁棒性测试

4.5.2 水印的能量估计

4.5.2.1 峰值信噪比PSNR与水印能量的关系

4.5.2.2 嵌入系数最大值的确定

4.5.2.3 水印能量估计实验与讨论

4.5.3 视觉质量与鲁棒性的优化

第5章 基于分块奇异值分解(Block-SVD)的数字水印算法

5.1 Block-SVD水印嵌入算法

5.2 水印的提取算法

5.3 Block-SVD方法的实验结果和分析

5.3.1 鲁棒性测试

5.3.2 检测器失真补偿分析

5.3.3 嵌入的时间对比度分析

5.3.4 Block-SVD方法与Cox方法的比较

第6章 算法的实现

6.1 编程环境Visual C++简介

6.2 Visual C++环境下的程序流程框图

6.2.1 水印嵌入算法框图

6.2.2 水印提取算法框图

6.3 位图(BMP)文件格式介绍

6.4 关键程序模块介绍

6.4.1 构造DIB函数库

6.4.2 矩阵类的建立

6.4.3 位图类的建立

6.4.4 位图数据区的读写

6.4.5 文本文档的读写

6.4.6 彩色图像预处理模块

6.4.7 SVD方法和Block-SVD方法水印的嵌入模块

6.4.8 SVD方法和Block-SVD方法水印的提取模块

6.4.9 大小调整与灰度均衡模块

6.4.10 算法评价指标计算模块

6.4.11 攻击模块

6.5 数字水印系统的设计与演示

6.5.1 主界面对话框的设计

6.5.2 图像显示对话框的设计

6.5.3 添加事件代码

6.5.4 系统运行演示

第7章 结束语

7.1 总结与回顾

7.2 进一步工作展望

附录: 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目

致谢

参考文献

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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