分形图像编码及其在数字水印中的应用

论文摘要

在各种多媒体服务和数字通信等应用领域,图像编码/压缩是至关重要的技术。近年来发表的大量文献显示,图像编码已取得了重要的进展,许多新的思想被提出。分形编码就是其中最引人瞩目的技术之一,它打开了图像压缩的一个全新的编码思路。过去十余年间,其主要研究集中于图像压缩应用,但是,目前它也广泛渗透于数字水印等应用领域。结合分形编码与应用研究的热点,本学位论文主要从快速编码算法以及分形水印两个方面展开研究工作,得到如下结果:①一个快速分形编码算法。分形图像编码具有好的视觉质量和高压缩比,然而,固有的编码耗时限制了它的应用范围。编码时间主要花费于在一个海量码本中搜索每个输入子块的最佳匹配块。针对这个问题,提出一个限制搜索空间的算法,改进了我的导师提出的叉迹算法[计算机学报,2005,no.10]。具体说,它把子块叉迹的定义修改为其规范子块主次对角元绝对值之和,并利用新叉迹把搜索范围限制在初始匹配块的邻域内;同时,引入误差阈值来控制以初始匹配块为中心的搜索邻域大小。实验显示:与叉迹算法比较,改进算法在编码时间和图像质量方面获得了更好的效果。②一个分形水印算法。该算法改进了Pi等人提出的分形水印算法[A novel fractal image watermarking, IEEE Transactions on Multimedia, 2006, no.3],它把二值版权图标嵌入到分形压缩的图像文件中。具体说,把宿主图像分成大小相同的不重叠的子块,对这些子块进行分形编码(采用正交分形编码方法)。这些子块按拼贴误差的大小进行降序排列,并根据宿主图像内容分成三个子列。按照新的量化嵌入公式,经Arnold变换置乱后的水印被强度不同地嵌入三个子列的子块的量化均值中,通过分形解码得到含水印图像。实验表明,该算法隐蔽性强,并对剪切、涂抹、加噪、滤波以及JPEG压缩等具有较强的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外现状综述
• 1.3 分形图像编码在数字水印中的应用
• 1.4 论文的研究内容和章节安排
• 2 分形图像编码
• 2.1 分形的定义和性质
• 2.2 分形编码的数学基础
• 2.2.1 不动点定理
• 2.2.2 拼贴定理
• 2.2.3 迭代函数系统理论
• 2.3 分形图像编码的基本原理
• 2.3.1 迭代函数系统与分形图形
• 2.3.2 迭代函数系统与分形编码
• 2.4 基本分形编码算法
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 基本算法描述与评价标准
• 2.4.3 实验结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 3 数字图像水印技术
• 3.1 数字水印的基本特征及其分类
• 3.1.1 数字水印的基本特征
• 3.1.2 数字图像水印的分类
• 3.2 数字图像水印的原理
• 3.3 数字图像水印中的关键技术
• 3.3.1 水印的选择
• 3.3.2 水印的嵌入和检测
• 3.3.3 水印的攻击
• 3.3.4 水印的评测标准
• 3.4 本章小结
• 4 基于叉迹的分形编码改进算法
• 4.1 叉迹算法
• 4.1.1 算法理论依据
• 4.1.2 算法分析与描述
• 4.2 叉迹算法的优点与不足
• 4.3 叉迹算法的改进
• 4.3.1 叉迹定义的修改
• 4.3.2 搜索方案的改进
• 4.3.3 新叉迹算法的描述
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 参数的实验研究
• 4.4.2 与叉迹算法的比较
• 4.5 结论
• 5 一个分形图像水印算法的改进
• 5.1 原分形水印算法
• 5.1.1 正交分形编码
• 5.1.2 原水印算法描述
• 5.2 原算法的优点和不足
• 5.3 改进的分形水印算法
• 5.3.1 拼贴误差与纹理边缘特征
• 5.3.2 算法分析
• 5.3.3 改进的水印算法描述
• 5.4 实验结果
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 今后的研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录