基于分数阶傅里叶变换的数字水印技术研究

论文摘要

对水印技术研究兴趣的突然增长很可能源于人们对版权保护问题的关注。数字水印是近年来发展起来的数字媒体版权保护的一种新的技术,成为当前多媒体安全领域发展最快的热点技术,并受到了国际学术界的高度关注。变换域水印算法是数字水印算法的研究重点之一。分数阶傅里叶变换是一种新的时频变换工具,对于分析某些非平稳信号具有十分优良的特性。本文开展了基于分数阶Fourier域的水印算法的研究与分析,主要工作如下:1.分析和仿真了图像在分数阶Fourier域的能量分布,仿真结果表明分数阶Fourier变换具有时域和频域双重特性,变换阶数在(0,1)之间变化时,图像也在时域和频域间相应变化,阶数越大越呈现频域特征。仿真图像还显示,分数阶Fourier变换具有能量聚集性,变换阶数越大,能量越向图像的中心区域聚拢。2.提出一种以随机序列作为水印信息的分数阶Fourier域水印算法。该算法增加了变换阶数(p1,p2)两个密钥,使得算法安全性得到加强;同时使用两个不同的随机序列分别嵌入载体图像分数阶Fourier变换系数的实部和虚部,进一步提高了算法的安全性。3.在随机序列水印算法的基础上提出一种应用更为广泛的二值图像水印算法。该算法利用混沌序列对水印图像进行预处理,提高了算法的安全性。在鲁棒性和不可见性之间做了折衷,将水印信号嵌入到图像的次重要分量上。4.对两种算法分别进行了仿真实验。仿真结果表明,实现的水印具有不可见性,而且对于常见的噪声、剪切、JPEG压缩具有较强鲁棒性,对于综合性攻击也具有一定的抵抗能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 数字水印技术的主要应用领域
• 1.3 数字水印的研究现状
• 1.4 论文架构及主要工作
• 2 数字水印
• 2.1 数字水印的定义和性能要求
• 2.1.1 数字水印的定义
• 2.1.2 数字水印的性能要求
• 2.2 数字水印工作原理
• 2.2.1 数字水印的生成
• 2.2.2 数字水印的嵌入
• 2.2.3 数字水印的检测与提取
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印系统所受攻击及其解决方案
• 2.5 本章小结
• 3 分数阶傅里叶变换理论体系
• 3.1 一维分数阶Fourier变换的定义及性质
• 3.1.1 一维分数阶Fourier变换的定义
• 3.1.2 一维分数阶Fourier变换的基本性质
• 3.2 二维分数阶Fourier变换的定义及性质
• 3.2.1 二维分数阶Fourier变换的定义
• 3.2.2 二维分数阶Fourier变换的基本性质
• 3.3 离散分数阶Fourier变换及其运算
• 3.4 分数阶Fourier变换在数字水印技术中的应用
• 4 基于分数阶Fourier变换的数字水印算法设计
• 4.1 基于分数阶Fourier域图像保密性分析
• 4.2 基于整幅图像DFRFT的随机序列水印算法
• 4.2.1 水印的生成
• 4.2.2 水印的嵌入
• 4.2.3 水印的检测
• 4.3 基于分数阶Fourier域的二值图像水印算法
• 4.3.1 二值图像水印的预处理
• 4.3.2 水印的嵌入
• 4.3.3 水印的提取
• 5 水印算法的测试结果及其性能分析
• 5.1 水印系统性能评估指标
• 5.2 随机序列水印算法效果
• 5.2.1 不可见性分析
• 5.2.2 抗压缩性分析
• 5.2.3 抗噪声性能分析
• 5.2.4 抗剪切性分析
• 5.2.5 抗综合攻击性能分析
• 5.3 二值图像水印算法效果
• 5.3.1 不可见性分析
• 5.3.2 抗压缩性分析
• 5.3.3 抗噪声性能分析
• 5.3.4 抗剪切性分析
• 5.3.5 抗旋转性分析
• 5.3.6 抗滤波性分析
• 5.3.7 抗综合攻击性能分析
• 5.4 本章小结
• 6 结束语
• 致谢
• 参考文献