基于混沌的数字图像水印算法研究

论文摘要

随着计算机、网络和多媒体技术的快速发展和广泛应用,数字媒体的通信信息安全、产权保护和认证问题变得日益突出,已成为数字世界中一个非常重要和亟待解决的关键问题。数字水印技术由此应运而生。本文对数字水印在图像领域的应用进行了研究。首先,介绍了国内外数字水印发展的现状,数字水印技术的概念,特点,分类,基本理论框架,经典算法及数字水印系统性能的评价标准。其次,介绍了混沌动力学的基本概念和基本特性,以及几种典型的混沌系统和混沌序列的生成方法。然后,对基于DCT和DWT的数字图像水印算法进行了深入系统的分析和比较,并在文献的基础上进行修正,引入混沌理论,对有意义二值水印信息进行预处理,在DCT与DWT域中分别实现了水印的嵌入。经过分析比较,结合DCT与DWT的优点,实现了一种DCT与DWT相结合的混沌数字图像水印算法。接着,对彩色图像的数字水印技术进行了研究。介绍了颜色和彩色空间的基本知识,同时为提高水印系统的安全性,介绍了时空混沌的基本理论,把时空混沌理论应用到水印信息的预处理中。利用YCbCr颜色空间中亮度Y分量与其他两个色差分量Cb、Cr不相关的特性,在小波域中单独处理彩色图像的亮度分量,实现了一种基于时空混沌的彩色数字图像水印算法;同时,为更好的体现彩色图像自身的特点,提出了一种基于混沌的DCT域彩色自适应图像水印算法,并对两种算法进行了比较。最后总结全文,并提出了对未来工作的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.2 本文结构安排
• 第二章 数字水印技术综述
• 2.1 定义和基本特点
• 2.2 数字水印的分类
• 2.3 数字水印系统的框架
• 2.4 数字水印典型算法
• 2.5 数字水印系统性能评价标准
• 2.5.1 影响性能的因素
• 2.5.2 数字水印的性能指标
• 2.6 本章小结
• 第三章 混沌理论基础知识
• 3.1 前言
• 3.2 混沌动力学系统
• 3.3 混沌系统的特征
• 3.3 几种典型的混沌系统
• 3.4 混沌序列的生成
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于混沌的灰度数字图像水印算法
• 4.1 前言
• 4.2 背景知识
• 4.2.1 离散余弦变换
• 4.2.2 图像的二维正交小波分解
• 4.2.3 人类视觉模型特性
• 4.2.4 基于HVS特性的图像块分类
• 4.3 混沌数字水印的生成
• 4.4 基于混沌的DCT域自适应数字图像水印算法和DWT域数字图像水印算法的实现与比较
• 4.4.1 基于混沌的DCT域自适应数字图像水印算法
• 4.4.2 基于混沌的DWT域数字图像水印算法
• 4.4.3 两种算法的分析与比较
• 4.5 一种DCT与DWT相结合的混沌数字图像水印算法
• 4.5.1 水印的嵌入过程
• 4.5.2 水印的提取过程
• 4.5.3 仿真结果及分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于混沌的彩色数字图像水印算法
• 5.1 前言
• 5.2 背景知识
• 5.2.1 彩色基础知识
• 5.2.2 几种常见的颜色模型及其相互转换
• 5.2.3 时空混沌基本理论
• 5.2.4 时空混沌实值序列和二值序列的生成
• 5.2.5 水印图像的置乱加密
• 5.3 基于时空混沌的小波域彩色图像数字水印算法
• 5.3.1 水印的嵌入与检测过程
• 5.3.2 仿真结果及分析
• 5.4 基于混沌的自适应彩色图像数字水印算法
• 5.4.1 HVS图像块分类改进
• 5.4.2 基于RGB比例的自适应嵌入强度调节
• 5.4.3 水印的嵌入过程
• 5.4.4 水印的提取和检测过程
• 5.4.5 本文的数字水印系统模型
• 5.4.6 仿真结果及分析
• 5.5 5.3和5.4两种算法的比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文内容总结
• 6.2 进一步的研究工作设想
• 参考文献
• 附录 本论文部分主要工作的MATLAB仿真源程序
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢