基于半脆弱数字水印图像认证技术的研究

论文摘要

半脆弱水印认证技术是一种全新的保护图像可靠性认证的数字水印方案,已引起世界学者的研究热潮。目前,针对该技术提出了不少研究方案,但真正能够投入实际应用的还为数不多。本文对数字水印认证技术尤其是半脆弱数字水印认证技术的基本原理、支撑理论、相关技术等进行了系统研究;然后在此基础上,设计并实现了一种实用的基于小波能量的自适应半脆弱数字水印图像认证技术。本文主要的研究成果如下;1.针对认证技术中的水印信息安全问题,设计改进了基于图像分块技术的置乱算法,并从时间、空间、穷尽等方面进行了分析和对比。2.提出了新的置乱效果评估准则公式。通过采用单元块的块内均值、均方差,块间均值、均方差四式来衡量置乱的混合性和均匀性,为分析相关置乱参数如何影响置乱效果提供了评估依据。3.设计了基于小波能量的自适应半脆弱认证水印算法。利用小波树性质定义小波域内小波树的能量函数构造水印。在认证过程中,提出了篡改评估函数,提高了算法对水印信息的篡改认证能力。并从复杂度、相关参数、量化误差及抗攻击能力等方面对算法进行了全面细致地理论分析和实验检验。4.利用Matlab软件平台,设计并实现了基于小波能量的自适应半脆弱水印图像认证系统。最后,对课题的研究工作进行了总结,指出了取得的成果和存在的不足,并对下一步的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及国内外研究现状
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 选题意义和本论文的研究方法
• 1.2.1 选题意义
• 1.2.2 本论文的研究方法
• 1.3 本文的主要内容安排
• 第二章 认证水印相关技术
• 2.1 数字水印技术
• 2.1.1 数字水印的基本原理
• 2.1.2 数字水印的分类及应用
• 2.2 认证水印技术
• 2.2.1 认证水印的设计要求和特征
• 2.2.2 认证水印的分类
• 2.2.3 现有认证水印算法分析
• 2.2.4 认证系统评测
• 2.2.5 认证水印所受攻击行为分析
• 2.2.6 认证水印的发展方向
• 2.3 小波理论
• 2.3.1 小波理论的发展历史
• 2.3.2 离散小波变换
• 2.3.3 哈尔变换
• 2.3.4 多分辨率分析
• 2.3.5 Mallat算法
• 2.3.6 小波变换的优势
• 2.4 小结
• 第三章 基于分块技术的置乱算法
• 3.1 重要符号说明
• 3.2 基于分块技术的随机均匀置乱改进算法
• 3.3 分块置乱算法I的相关分析
• 3.3.1 相关复杂度分析
• 3.3.2 分块置乱算法I对比实验
• 3.3.3 置乱效果评估公式
• 3.3.4 置乱参数分析
• 3.4 分块置乱算法II
• 3.5 分块置乱算法II、I的对比分析
• 3.5.1 置乱效果对比
• 3.5.2 相关复杂度对比
• 3.5.3 综合分析对比
• 3.5.4 弱性置乱周期对比
• 3.6 小结
• 第四章 基于小波能量的自适应半脆弱认证水印算法
• 4.1 重要符号说明
• 4.2 数据处理
• 4.2.1 载体图像预处理
• 4.2.2 嵌入图像处理
• 4.3 小波变换及嵌入位置选取
• 4.4 小波能量函数
• 4.5 嵌入强度函数
• 4.5.1 横向嵌入强度
• 4.5.2 纵向嵌入强度
• 4.5.3 综合嵌入强度
• 4.6 水印嵌入过程
• 4.7 水印提取过程
• 4.8 水印检测过程
• 4.8.1 相关抗攻击实验
• 4.9 算法的相关分析
• 4.9.1 复杂度分析
• 4.9.2 数据处理分析
• 4.9.3 嵌入位置及容量分析
• 4.9.4 相关参数分析
• 4.9.5 量化误差分析
• 4.9.6 嵌入算法敏感性分析
• 4.10 仿真实验及分析
• 4.10.1 嵌入区域的影响
• 4.10.2 Wmin，Wmax实验分析
• 1，a₂实验分析'>4.10.3 a₁，a₂实验分析
• 4.10.4 m实验分析
• min、Th_max实验'>4.10.5 针对Th_min、Th_max实验
• 4.11 算法特点
• 4.12 小结
• 第五章 基于小波能量的半脆弱数字水印图像认证系统实现
• 5.1 基于小波能量的半脆弱数字水印图像认证系统总体设计
• 5.1.1 系统设计目标
• 5.1.2 系统设计方案
• 5.2 系统实现流程图
• 5.3 系统的软件实现
• 5.4 系统运行环境
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读学位期间完成的主要工作
• 致谢