基于非常用变换的图像数字水印算法的研究

论文摘要

随着计算机网络技术和数字存储技术的发展,多媒体信息例如数字文档、图像、音频和视频等得到日益普及和广泛的运用。与此同时,数字化产品在传输和应用的过程中十分容易被侵权、盗版或者肆意篡改,这些产品的版权保护问题已经显得愈来愈重要。传统的密码技术已经无法有效的防止上述非法行为的盛行,更不能解决版权保护的问题。数字水印技术是一种新兴的可以对数字产品版权进行保护的技术,近年来已经成为信号与信息处理领域里的研究热点。它通过向原始的数据载体中秘密地嵌入一些与版权有关的秘密信息来对产品的所有权进行认证或者对其内容的真实性进行检验。在所有的数字水印技术中,数字图像水印是最早被研究的,它几乎伴随着整个数字水印技术的发展历程。经过几十年的不断发展,数字图像水印技术已经十分完善。基于空间域的图像水印技术因其在抵御攻击方面的有限性,已经渐渐被研究人员所忽略。基于变换域的图像水印技术因其对很多常见的攻击都有良好的抵抗性,逐渐成为大家研究的重点。然而,现存的大多数文献中的算法都是基于一些常用变换例如离散余弦变换、离散小波变换和离散傅里叶变换等,对另外一些相对不常用变换的研究偏少。本文主要研究了数字水印技术中没有广泛运用的Hadamard变换和奇异值分解,提出了三种新的算法,通过实验仿真出结果并进行讨论。论文主要的研究工作体现在以下几方面:简单地介绍数字水印技术的基本概念和国内外研究现状,概述现有的一些常用变换域中的经典算法,简单的介绍一些非常用变换在图像水印算法中的运用。选择Hadamard变换作为研究的对象之一,简单介绍Hadamard矩阵和Hadamard变换原理,提出一种基于分块Hadamard变换的水印算法,该算法通过改变Hadamard域中的两个系数之间的关系来实现二值水印嵌入。实验结果表明该算法具有很好的不可见性和鲁棒性。奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)在统计理论、信号处理、图像处理和矩阵分析中被广泛运用。本文首先简单地阐述了奇异值分解的理论及其特性,分析其在数字图像水印领域的发展状况和一类现有算法中存在的缺陷,并提出一种新的基于奇异值分解和离散余弦变换的数字图像水印算法。实验结果表明该算法可以克服现存算法的缺陷,但是在鲁棒性方面有所欠缺。在数字水印技术中,将两种或者更多的方法进行结合已经变得越来越普遍了。任何单一的方法只是对其中某些攻击有效,想要达到更佳的效果就得混合多种方法。在前面研究的基础上,本论文最后提出一种基于Hadamard变换和奇异值分解的图像水印算法。实验结果表明算法具有很强的不可见性和鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 数字水印技术综述
• 1.2.1 数字水印系统的基本框架
• 1.2.2 数字水印的特点
• 1.2.3 数字水印的分类
• 1.2.4 数字水印的应用
• 1.3 国内外图像水印技术的研究现状
• 1.3.1 国内外数字水印技术发展现状
• 1.3.2 国内外数字图像水印技术发展现状
• 1.4 本文主要研究内容和组织结构
• 第2章 变换域数字图像水印技术
• 2.1 引言
• 2.2 基于常用变换的图像水印技术
• 2.2.1 基于DCT 的图像水印技术
• 2.2.2 基于DWT 的图像水印算法
• 2.2.3 基于DFT 的图像水印算法
• 2.3 基于非常用变换的图像水印算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于Hadamard 变换的数字图像水印算法
• 3.1 引言
• 3.2 Hadamard 变换
• 3.2.1 Hadamard 矩阵
• 3.2.2 Hadamard 变换
• 3.3 基于Hadamard 变换的图像水印算法
• 3.3.1 嵌入过程
• 3.3.2 提取过程
• 3.3.3 实验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 一种新的基于SVD 和DCT 的图像水印算法
• 4.1 引言
• 4.2 奇异值分解
• 4.2.1 奇异值分解的定义
• 4.2.2 奇异值分解的性质
• 4.2.3 图像的奇异值分解
• 4.3 一类现有基于SVD 的算法中存在的不足
• 4.4 一种新的基于SVD 和DCT 的图像水印算法
• 4.4.1 嵌入过程
• 4.4.2 提取过程
• 4.4.3 实验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于Hadamard 变换和SVD 的图像水印算法
• 5.1 引言
• 5.2 基于Hadamard 变换和SVD 的图像水印算法
• 5.2.1 嵌入过程
• 5.2.2 提取过程
• 5.2.3 实验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢