可实现篡改定位和篡改修复的图像认证算法研究

论文摘要

随着多媒体技术的广泛应用,数字作品编辑、合成、复制和传播变得非常容易,这些技术在带给人们方便与快捷的同时,也使得攻击者能够毫不费力对数字作品的内容进行篡改且不留下任何痕迹。因此,如何对接收到的图像进行认证,而且当图像被检测出已经被篡改时如何对被篡改的部分进行修复,是目前图像认证研究的热点问题。目前文献中提出的各种图像认证算法,有的只能进行篡改定位而不能对被篡改的区域进行恢复;有的虽然也可以实现篡改定位和恢复,但是却不能抵抗偶然攻击;有的算法的对篡改区域恢复后的图像质量较差,针对这些缺陷,本文在可实现篡改检测并能实现修复被篡改区域的图像认证算法方面进行了研究,主要研究工作如下:(1)提出了一种新的图像认证算法,该算法主要利用了图像的两个良好的特性:图像在经过常见的各种图像处理操作之后,图像块灰度均值和图像相邻的两个小波系数对的大小关系基本保持不变。实验仿真结果表明了该算法不仅可以实现篡改定位同时可以对被篡改的区域进行修复,同时对JPEG压缩等偶然攻击具有较好的鲁棒性,同时对篡改图像内容的恶意攻击具有敏感性,具有一定的理论和实用价值。(2)改进了一种基于图像半色调技术的图像认证算法,该算法在原有的半色调图像处理技术的基础上,利用了图像的块灰度均值在图像进行各种处理操作之后基本保持不变的特性进行了改进,实验仿真结果显示改进后的算法不仅可以实现篡改定位和修复被篡改区域,同时大大提高了抵抗JPEG压缩等偶然攻击的性能,同时还能抵抗联合攻击。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与动机
• 1.2 研究目标
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 数字图像认证技术的研究现状
• 2.1 数字图像认证技术概述
• 2.2 图像认证方法的分类
• 2.3 基于数字签名的图像认证方法
• 2.4 基于数字水印的图像认证方法
• 2.4.1 基于空域数字水印的图像认证方法
• 2.4.2 基于频域数字水印的图像认证方法
• 2.5 基于半色调技术的图像认证方法
• 2.6 图像认证系统的性能评价
• 2.6.1 嵌入失真
• 2.6.2 虚警率和漏检率
• 2.6.3 认证系统的安全性
• 2.7 本章小结
• 第3章 可实现篡改定位和修复的图像认证算法
• 3.1 基于离散小波变换的图像认证算法概述
• 3.1.1 离散小波变换概述
• 3.1.2 基于小波变换的图像认证算法
• 3.2 常见图像操作对图像块灰度均值和小波系数关系的影响
• 3.2.1 常见的图像操作对图像块灰度均值的影响
• 3.2.2 常见的图像操作对图像相邻小波系数关系的影响
• 3.2.3 修改相邻的两个小波系数对图像块灰度均值的影响
• 3.3 新提出的基于图像块灰度均值的小波变换图像认证方案
• 3.3.1 水印信息的生成
• 3.3.2 水印嵌入过程
• 3.3.3 图像认证过程
• 3.3.4 阈值T的选择
• 3.3.5 篡改区域的修复
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 剪切攻击
• 3.4.2 替换攻击
• 3.4.3 JPEG压缩
• 3.4.4 添加噪声
• 3.4.5 JPEG压缩和剪切联合攻击
• 3.5 结论
• 3.6 本章小结
• 第4章 改进的基于半色调技术的图像认证算法
• 4.1 半色调图像调制技术概述
• 4.2 现有的基于半色调技术的图像认证方案的分析
• 4.3 改进的基于半色调技术的图像认证方案
• 4.3.1 生成待隐藏图像
• 4.3.2 构造映射集合C
• 4.3.3 利用误差扩散技术把H嵌入到I
• 4.3.4 图像认证及篡改恢复
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 篡改攻击
• 4.4.2 JPEG压缩
• 4.4.3 JPEG压缩和剪切联合攻击
• 4.4.4 JPEG压缩和内容替换联合攻击
• 4.5 结论
• 4.6 本章小结
• 总结与展望
• 全文总结
• 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文