基于小波变换的鲁棒图像数字盲水印算法研究

论文摘要

随着Internet的普及和多媒体技术的发展,多媒体信息的安全及版权问题引起了越来越多人的关注,数字水印技术应运而生。鉴于小波技术发展的日趋成熟以及小波变换具有与人类视觉系统极其相符的变换机制,且新一代图像压缩标准JPEG2000和视频压缩标准MPEG-4都采用小波变换。本文重点研究了基于小波变换的鲁棒图像数字盲水印算法。主要工作内容如下:（1）首先,对数字水印相关理论和技术进行了详细阐述,对经典的数字图像水印算法的鲁棒性进行了优劣性分析。然后,利用Mallat算法对图像进行了三级小波分解与重构。分析了三级小波各层小波系数的值的大小和能量分布以及三级低频系数的块相似性所表现出来的鲁棒性。最后,对水印的嵌入位置进行了分析。在此基础上,确定了本文的研究思路,归纳出本文工作需要解决的关键问题。（2）提出了一种基于小波系数块相似的鲁棒性盲水印新算法:首先对宿主图像三级小波变换,将低频系数划分成2×2的子块,利用欧几里德距离作为相似性度量,建立最相似块环模型。然后,依据环中两相邻两块的信息熵的大小关系选择嵌入水印的位置,通过修改低频系数控制嵌入水印信号强度。最后对基于此算法的水印系统的鲁棒性和不可见性进行了分析。（3）提出一种基于小波系数树的自适应鲁棒性盲水印算法:首先对宿主图像三级小波变换,构造以低频系数为根节点小波零树森林。然后,选择小波零树根JND值相差较大的两棵树,通过修改两棵树系数,从而改变两棵树的权值大小关系自适应嵌入水印。最后对基于此算法的鲁棒性和不可见性进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的组织结构安排
• 第2章 数字水印基础
• 2.1 数字水印相关理论
• 2.1.1 数字水印的特征
• 2.1.2 数字水印的分类
• 2.1.3 数字水印的应用前景
• 2.2 数字图像水印系统的原理和一般模型
• 2.2.1 水印的生成及预处理
• 2.2.2 水印的嵌入
• 2.2.3 水印的提取
• 2.5 数字图像水印的鲁棒性问题
• 2.3.1 鲁棒性数字图像水印的基本特征
• 2.3.2 鲁棒性数字图像水印的影响因素
• 2.4 常见的水印攻击
• 2.5 典型的数字图像水印技术及鲁棒性分析
• 2.5.1 时空域图像水印技术
• 2.5.2 变换域图像水印技术
• 第3章 图像小波系数特性分析
• 3.1 1 Mallat 算法的分解与重构
• 3.2 小波变换的多分辨分析（Multi-Resolution Analysis,MRA）
• 3.3 三级小波系数特性分析
• 3.3.1 三级小波分解结构图
• 3.3.2 三级小波系数能量分析
• 3.3.3 三级小波低频系数块相似性分析
• 3.4 水印嵌入位置分析
• 3.5 本文的观点及需要解决的关键技术
• 3.6 小结
• 第4章 基于小波系数块相似的鲁棒盲水印
• 4.1 相关工作
• 4.2 本章算法相关理论
• 4.2.1 欧几里德距离
• 4.2.2 小波系数块的信息熵特证
• 4.2.3 图像置乱
• 4.3 最相似环模型的建立算法
• 4.4 水印嵌入和提取算法
• 4.4.1 水印信号嵌入
• 4.4.2 水印提取算法
• 4.5 实验
• 4.5.1 水印不可见性验证
• 4.5.2 水印鲁棒性验证
• 4.6 小结
• 第5章 基于小波系数树鲁棒性自适应盲水印算法
• 5.1 相关工作
• 5.2 人类视觉系统特性及小波域的最小可见误差 JND
• 5.2.1 人类视觉系统
• 5.2.1 最小可见误差JND
• 5.3 三级小波系数树结构
• 5.4 水印的嵌入与提取算法
• 5.4.1 水印的嵌入
• 5.4.2 水印提取算法
• 5.5 实验
• 5.5.1 水印的透明性验证
• 5.5.2 水印的鲁棒性验证
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文