基于可逆水印的图像认证技术研究

论文摘要

信息技术的迅猛发展正在改变着人们的生活,先进的信息技术使得人们更好地掌控生活。多媒体信息在开放的网络中自由自在的传播给人们带来无数的便利,同时信息技术和网络的非法利用也带来日益严重的信息安全问题。数字图像作为多媒体信息的主要代表,由于它具有容易复制、容易篡改的特性,数字图像真实性的认证问题已经成为医学、法律、军事等敏感领域里数字图像应用中迫切需要解决的问题。易损数字图像水印技术因其独到的优势为解决上述难题提供了有效途径。而混沌与信息加密和数字水印技术之间有着天然的联系。本文主要研究数字图像的可逆易损水印技术及其图像完整性认证中的应用。本论文首先简要介绍了小波变换的理论基础知识,包括连续小波变换、离散小波变换的定义,小波变换的多分辨率分析特性,二维信号的小波变换的Mallat算法,Haar小波的提升分解和数字水印中小波基的选择等。然后研究了数字水印技术基本原理,从水印的分类、图像水印原理、水印的算法设计、水印的攻击、水印的应用领域等方面,进行了全面研究。着重研究了易损水印的基本特征和分类以及易损水印用于图像认证最大的长处—定位。探讨了混沌理论及其在数字水印技术领域的应用,包括混沌的概念,混沌序列的产生方法和性质。在对现有易损水印算法分析研究的基础上,本文提出了一种基于方向小波变换与复合混沌序列的可逆易损水印算法。提出了用方向小波变换获取图像的内容特征,实现了水印的自嵌入。利用复合混沌序列进行水印加密然后用直方图平移嵌入。对提出的算法进行实验仿真,验证了算法的有效性。算法有效实现了完整性验证和篡改定位。本文算法最的优点在于通过完整性验证的图像可以消除易损水印带来的失真,无损恢复原始数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 信息隐藏与数字水印
• 1.2.1 信息隐藏技术的应用与分类
• 1.2.2 数字水印与信息隐藏的区别
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 本文内容安排
• 第2章 小波分析理论
• 2.1 小波的发展历史
• 2.2 小波变换的基本原理
• 2.2.1 连续小波变换
• 2.2.2 离散小波变换
• 2.3 多分辨分析（MRA）与Mallat算法
• 2.3.1 多分辨分析（MRA）与Mallat定理
• 2.3.2 小波变换分解与重构的Mallat算法
• 2.4 二维小波变换Mallat算法
• 2.5 Haar小波提升分解与小波基的选择
• 2.5.1 Haar小波提升分解
• 2.5.2 小波基的选择
• 2.6 几何多尺度分析概述
• 第3章 数字水印理论及相关技术
• 3.1 引言
• 3.2 数字水印基本理论
• 3.2.1 数字水印分类与重要特性
• 3.2.2 数字水印原理
• 3.2.3 数字水印系统设计
• 3.3 易损水印与图像认证
• 3.3.1 易损水印的概念
• 3.3.2 易损水印的基本特征
• 3.3.3 易损水印的分类
• 3.3.4 易损水印的定位
• 3.3.5 无损图像认证
• 3.4 数字水印攻击
• 3.4.1 对鲁棒性水印的攻击
• 3.4.2 对易损水印的攻击
• 3.5 数字水印相关技术
• 3.5.1 人眼视觉系统
• 3.5.2 数字混沌系统
• 第4章 基于方向小波的可逆易损水印
• 4.1 方向小波变换
• 4.2 图像的特征提取
• 4.3 水印生成
• 4.3.1 利用方向小波变换获取图像特征
• 4.3.2 方向小波提取图像特征方法
• 4.3.3 小波方向流的复合混沌序列加密
• 4.4 水印嵌入
• 4.5 完整性认证与篡改定位
• 4.6 实验与结果
• 4.7 结论
• 第5章 结语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果