基于分数阶傅立叶变换的图像Hash算法研究

论文摘要

图像Hash技术作为一种信息安全技术,从图像中提取出具有鲁棒性的短序列来标识图像。该技术在图像检索、认证、版权保护等方面的应用引起学术界的普遍关注。同时,近几年新发展起来的时频分析工具——分数阶Fourier变换,能很好的融合信号在时域和频域的信息,具有良好的时频分析特性,目前已经被广泛地应用于信号处理的各个领域。本文在深入了解国内外现有图像Hash算法的基础上,以静态的灰度图像为研究对象,将分数阶Fourier变换应用于图像Hash技术。在重点研究图像分数阶Fourier变换的图像特征的基础上,提出一种基于分数阶Fourier变换的图像Hash算法。算法利用图像分数阶Fourier变换的性质,把分数阶Fourier变换的变换阶数作为产生Hash序列的一个密钥。同时在图像特征提取过程中,使用基于密钥的伪随机数对图像特征值随机化,从而实现基于双重密钥的Hash序列产生方案。由于利用图像分数阶Fourier变换的特性来提取图像特征,增强了算法对于抵抗滤波、旋转、JPEG压缩等攻击的鲁棒性以及不同图像之间的抗碰撞性。仿真实验结果表明本文算法在不牺牲鲁棒性性能的前提下,增强了图像Hash序列的安全性和抗碰撞性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 图像Hash 算法的发展
• 1.2.2 分数阶Fourier 变换在信号处理中的应用
• 1.3 基于分数阶Fourier 变换的图像Hash 算法的提出
• 1.4 本文主要研究工作和章节安排
• 2 分数阶Fourier 变换原理
• 2.1 分数阶Fourier 变换的发展
• 2.2 分数阶Fourier 变换的定义和性质
• 2.2.1 分数阶Fourier 变换定义
• 2.2.2 分数阶Fourier 变换的基本性质
• 2.2.3 二维分数阶Fourier 变换的定义和性质
• 2.3 离散分数阶Fourier 变换及数值计算
• 2.4 图像分数阶Fourier 变换
• 2.5 本章小结
• 3 图像Hash 算法研究
• 3.1 一般Hash 函数
• 3.2 图像Hash 函数
• 3.2.1 图像Hash 函数
• 3.2.2 图像Hash 算法的基本要求
• 3.3 图像Hash 算法及安全性能评估
• 3.3.1 图像Hash 算法分类
• 3.3.2 图像Hash 算法的安全性能比较
• 3.4 图像Hash 技术在图像认证中的应用
• 3.5 本章小结
• 4 基于分数阶Fourier 变换的图像Hash 算法
• 4.1 算法提出的背景
• 4.2 算法描述
• 4.2.1 预处理及FRFT 变换
• 4.2.2 特征提取
• 4.2.3 量化处理
• 4.2.4 认证过程
• 4.3 本文算法的安全机制
• 4.4 本章小结
• 5 实验结果及分析
• 5.1 鲁棒性
• 5.1.1 抗JPEG 压缩性能
• 5.1.2 抗旋转性能
• 5.1.3 抗滤波性能
• 5.2 抗碰撞性能
• 5.3 安全性
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 本文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录