基于混沌特性的小波数字水印算法研究

论文摘要

研究了基于混沌特性的小波数字水印算法，讨论和验证了混沌在图像加密算法中的应用以及小波变换在数字水印中的应用。在此基础上提出基于小波变换与混沌加密的彩色数字水印算法，将混沌算法产生的阵列作为密码对水印图像进行加密，实现了水印的自适应嵌入。在兼顾鲁棒性和不可见性的情况下，提出将加密后的水印序列的范围改变后，分别嵌入到阈值范围内的小波域的低频和中频(或高频)子带中，序列值的范围适应于小波变换的阈值范围。在提取时再将序列值范围改变回来，解密后恢复出原始的水印图像。根据水印小波系数的重要性不同，设定好嵌入顺序。由于嵌入区间确保了水印覆盖后小波系数相差不大，所以既保证水印有很好的不可见性又提高了水印的鲁棒性，在水印的鲁棒性和不可见性这两个相互矛盾的特性中有一个良好的均衡。讨论并实现将数字水印算法从灰度图像扩展到彩色图像，采用将原始图像的彩色模型从RGB模型转换到HSI模型，并根据人类视觉系统的特点将水印信息嵌入到亮度分量中人眼相对不敏感的区域，很好地保证了水印的不可见性。设计并实现了一个基于混沌特性的小波数字水印系统。该系统具有良好的稳定性和鲁棒性，水印提取过程不需要原始图像和原始水印的参与，做到了盲水印检测，符合所有权验证的需要，很好地顺应了水印算法的发展方向，能够满足特定领域的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 数字版权保护技术简介
• 1.2 信息隐藏技术简介
• 1.3 数字水印技术简介
• 1.3.1 数字水印算法研究背景及现状
• 1.3.2 数字水印算法研究的意义及应用领域
• 1.3.3 数字水印技术的要求
• 1.3.4 数字水印技术的分类
• 1.3.5 数字水印面临的挑战以及发展趋势
• 1.4 本文的研究工作
• 1.5 本文的内容安排
• 第2章 混沌及其在图像加密算法中的应用
• 2.1 混沌概述
• 2.2 李雅谱诺夫指数
• 2.3 虫口模型
• 2.3.1 模型分析
• 2.3.2 混沌性分析
• 2.3.3 模型实验结果及分析
• 2.3.3.1 周期区
• 2.3.3.2 混沌区
• 2.4 其他形式的混沌模型
• 2.5 利用混沌序列对图像信号加密和解密
• 2.6 混沌序列加密强度分析
• 第3章 小波变换及其在数字水印中的应用
• 3.1 小波变换应用背景
• 3.2 小波变换的定义
• 3.2.1 连续小波变换
• 3.2.2 二进小波变换
• 3.2.3 离散小波变换
• 3.3 多分辨率分析与 Mallat 算法
• 3.4 基于小波变换的图像数字水印
• 3.4.1 基本原理
• 3.4.2 图像小波分析
• 3.4.3 小波变换与人类视觉特性的关系
• 3.4.4 典型的小波水印方案
• 3.4.4.1 细节分量方法
• 3.4.4.2 低频子带方法
• 3.4.4.3 基于图像的编码方法
• 3.4.5 基于小波域的数字水印算法
• 3.4.5.1 次要系数中嵌入水印
• 3.4.5.2 重要系数中嵌入水印
• 3.4.5.3 仿真实验结果
• 第4章 基于混沌特性的小波数字水印算法
• 4.1 预备知识
• 4.1.1 图像数字化
• 4.1.2 彩色模型
• 4.2 水印的嵌入
• 4.3 水印的提取
• 4.4 算法分析及参数的确定
• 第5章 基于混沌特性的小波数字水印系统仿真实验
• 5.1 仿真实验系统开发环境
• 5.2 软件系统总体结构
• 5.3 软件系统简介
• 5.4 实验结果及其分析
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 缩写符号对照表
• 参考文献
• 致谢