数字水印在包装防伪上的应用研究

论文摘要

数字水印(Digital Watermarking)是目前防伪及信息安全技术领域的重要研究方向,具有安全性、鲁棒性、不可感知性、以及保真性。将数字水印技术应用到包装防伪与认证上,可以克服传统包装防伪技术的缺点,具有其他技术难以替代的优点,其主要表现为:技术独占性;防伪投资小、成本低;技术升级快;技术检测易分辨、易识别、检测提取容易;图像加入水印后,可以在供应链的节点上进行认证,辨别是否是原件的拷贝,防止伪造和产品替换;保密性高等。在已有的研究工作中,水印的嵌入和提取都是基于平面图像处理。对于商品包装图像,水印的检测是直接在商品上进行。由于商品都有各自不同的外形,贴在商品表面的包装图像也就随着商品外形而发生了改变,相对于初始图像,这种变化不再是某种几何变化(如旋转,平移,缩放等),而是一种既有尺度变换又有弯曲变形的不规则变形。这种变形会破坏图像与水印之间的数据同步性,从而影响水印的检测。本文研究内容围绕商品包装图像在水印检测过程中图像会发生变形的问题展开,研究了已有的鲁棒数字水印算法,提出了解决问题的方法。本文的主要工作包括以下几个方面:1.建立商品包装图像的几何模型,提出了包装图像防伪数字水印应满足的基本要求。按照产品设计理论,针对包装物品的外形确定包装图像扭曲的类型,建立相应的几何模型。在几何模型的基础上,构造了酒瓶模型作为研究对象。针对模型包装图像,应用已有的抗几何攻击的水印算法展开实验,提出了包装图像防伪数字水印应满足的要求。2.提出了基于小容量鲁棒性盲数字水印算法。在研究量化水印技术和基于图像内容的水印算法基础上,提出了基于离散小波变换和离散余弦变换的混合水印盲算法,解决了水印图像随商品外形发生变形后水印的提取问题。实验结果表明该算法具有较好的水印不可感知性,且提取效果好,是一种鲁棒性好的盲数字水印算法。3.提出了基于非均值量化系数特征不变的数字水印算法。算法同样适合解决水印图像随商品外形发生弯曲变形后水印的提取问题,同时解决了水印嵌入容量的问题。实验结果表明该算法具有较好的水印不可感知性,且提高了水印嵌入容量,在商品有较大角度偏转和位移的情况仍能正确提取,是一种具有较大容量的盲数字水印算法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 现状分析
• 1.2.1 防伪领域的现状
• 1.2.2 数字水印技术研究现状
• 1.3 本文研究内容和章节安排
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 章节安排
• 第二章 数字水印技术
• 2.1 数字水印概述
• 2.1.1 数字水印系统的基本框架
• 2.1.2 第二代数字水印技术
• 2.2 数字水印预处理
• 2.2.1 置乱技术
• 2.2.2 扩频技术
• 2.3 数字水印常用的数学变换
• 2.3.1 离散余弦变换
• 2.3.2 小波变换
• 第三章 包装图像扭曲的几何模型
• 3.1 圆柱体模型设计原理
• 3.2 长方体、圆锥体模型设计原理
• 3.3 酒瓶模型设计实现
• 3.4 包装图像防伪数字水印技术
• 第四章 基于小容量鲁棒性盲数字水印算法
• 4.1 量化水印技术
• 4.2 水印嵌入位置的选择
• 4.3 基于小容量鲁棒性盲数字水印算法
• 4.3.1 水印的嵌入
• 4.3.2 水印的提取
• 4.3.3 实验结果
• 第五章 基于非均值量化系数特征不变的盲数字水印算法
• 5.1 非均值量化方法
• 5.1.1 非均值量化方法
• 5.1.2 离散余弦量化表
• 5.2 基于非均值量化系数特征不变的盲数字水印算法
• 5.2.1 水印的嵌入
• 5.2.2 水印的提取
• 5.2.3 实验结果
• 第六章 结论及展望
• 参考文献
• 致谢