基于小波系数特性的数字水印算法研究

论文摘要

随着Internet的普及和多媒体技术的发展,多媒体信息的安全及版权问题引起了越来越多人的关注,数字水印技术应运而生。鉴于小波技术发展的日趋成熟以及其在图像处理方面具备的优越性,本文在小波变换的基础上对数字图像水印技术进行了深入的研究。首先分析了现有的几个经典的图像数字水印算法,并通过分类比较,实验等方法对经典的算法进行了优劣性总结,确定了本文的研究思路,归纳出本文工作需要解决的关键问题;在此基础上,通过实验的方式分析了图像小波系数所表现出来的统计特性以及这种统计特性的鲁棒性;然后再从图像小波系数中抽取若干特征信息,并通过实验分析了抽取的特征信息对各种攻击的敏感性,为后续的工作提供理论依据和实验基础。提出一种基于小波域多元非线性回归分析的鲁棒性数字水印算法,此方法首先对图像进行三级小波变换,并将低频系数划分成3×3的块,然后建立块质心能量值与其邻域像素点的能量值的非线性回归模型,最后依据建立的回归模型嵌入和检测水印,仿真实验表明本文所提出的算法在对抗JPEG压缩、图像亮化、剪裁、噪声等攻击具有良好的鲁棒性和抗攻击能力。提出了一种新颖的用于图像内容认证的多重半脆弱水印协作认证算法,该算法提取图像的多种特征信息,并由这些特征信息生成t个水印,在此基础上提出一种利用空间几何模型的方法嵌入水印,能有效地避免这t个水印之间相互影响的问题,同时t个水印相互协作完成篡改定位和区分图像所经历的偶然修改与恶意篡改,从而提供了一种有效的图像选择认证机制。此外,算法的水印生成和嵌入都在图像本身中进行,图像内容认证时不需要原始的图像和任何有关水印的附加信息,从而提高了水印的安全性和保密性。分析和仿真结果表明了该算法能较好的对图像内容进行认证,并能有效地区分偶然修改和恶意篡改。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义及背景
• 1.2 数字水印的相关理论知识
• 1.2.1 数字水印的特性
• 1.2.2 数字水印的应用前景
• 1.2.3 数字水印的分类
• 1.2.4 数字图像水印的基本原理及框架
• 1.2.5 数字图像水印国内外研究现状
• 1.3 论文的结构及主要内容
• 第二章 经典的数字图像水印算法分析
• 2.1 经典的数字图像鲁棒性水印算法的优劣分析
• 2.1.1 时/空间域水印算法
• 2.1.2 变换域水印算法
• 2.2 经典的数字图像半脆弱性水印算法的优劣分析
• 2.3 本文的观点及需要解决的关键技术
• 2.4 小结
• 第三章 数字图像小波系数特性分析
• 3.1 小波分析
• 3.2 Mallat算法及其在图像分解与重构中的应用
• 3.3 数字图像小波系数分析
• 3.3.1 系数统计特性分析
• 3.3.2 小波系数特征抽取及鲁棒性分析
• 3.4 小结
• 第四章 基于小波域多元非线性回归的鲁棒性水印算法
• 4.1 相关工作
• 4.2 小波域多元非线性回归模型
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 模型的参数估计
• 4.3 基于小波域多元非线性分析的水印算法
• 4.3.1 水印的嵌入过程
• 4.3.2 水印的提取过程
• 4.4 仿真实验
• 4.4.1 水印不可视性验证
• 4.4.2 水印鲁棒性验证
• 4.5 小结
• 第五章 多重半脆弱图像水印协作认证算法
• 5.1 相关工作
• 5.2 多重半脆弱水印协作认证的图像内容认证算法
• 5.2.1 水印的产生
• 5.2.2 水印的嵌入与提取
• 5.2.3 多重水印对图像内容的协作认证
• 5.3 实验及分析
• 5.3.1 水印的不可视性验证
• 5.3.2 水印对正常的图像处理的鲁棒性验证
• 5.3.3 水印对恶意篡改、伪造等攻击的脆弱性验证
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 研究与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文及参与的项目