数字水印技术在公安图像证据保护中的应用研究

论文摘要

随着计算机图像处理技术的发展,数字图像证据这一以高科技电子介质为载体的证据形式也随之进入司法领域。相对于其它证据,它的表现形式丰富直观,但是内容容易被伪造和恶意篡改,而且内容伪造和被篡改后,很难被发现,使得图像证据的认证非常困难。因此,在日常的司法实践中需要一种有效的技术手段保护它的安全性和内容的完整性。数字水印技术作为数字产品保护的一种有效手段,目前已得到了广泛关注和应用,并已成为国际学术界的一个研究热点。然而,现有的方法还不能完全有效地解决数字图像证据的安全保护和内容的完整性认证,因此需要进一步对数字水印技术进行全面系统的研究,通过对现有方法的改进,解决数字图像证据的安全认证问题。基于以上问题,本文通过水印信息编码技术和健壮性水印算法的系统研究,提出了一种改进的基于扩频调制的水印嵌入和提取算法。首先,为了提高水印信息的安全性,先利用Arnold图像置乱方法对二值水印图像进行置乱,再根据CDMA（Code-Division Multiple Access）调制技术原理,采用混沌序列生成的分段数据作为扩频调制的码片序列对置乱的水印数据进行调制;然后,对原始图像进行8×8分块并对各分块分别进行二级离散小波变换,并将调制后的水印按照量化方法嵌入到每一分块的四个低频系数上;最后,按照水印嵌入的相反过程进行嵌入数据的提取和认证图像的篡改定位,并顺次利用相应密钥对提取的数据进行CDMA解码和Arnold反置乱得到原始水印图像进行图像内容的认证。实验结果表明,该算法不仅实现了鲁棒嵌入和盲检测,而且可以进行图像内容认证和篡改定位。将该算法应用于公安图像证据的内容认证保护中,结合系统基本需求和数字水印的一般模型,开发了“兰州刑侦图像内容认证系统”,实现了水印的编辑创建、以文字或数字图像作为水印的鲁棒和脆弱水印算法,恶意篡改的模拟攻击,以及脆弱水印的提取和篡改定位。系统初步应用于兰州刑侦工作中,取得了预期的效果;最后,本文对数字水印技术今后可能的研究方向进行了展望,指出了今后需要继续研究和完善的内容和方向。文中的实验结果在MATLAB7.0上得到,兰州刑侦图像认证系统是在C++ builder 7.0开发实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题产生的背景及意义
• 1.2 数字水印技术研究现状分析
• 1.3 本文的研究内容及所作的工作
• 1.3.1 本文的研究内容和取得的成果
• 1.3.2 本文的创新之处
• 1.4 本文的篇章架构
• 2 数字水印技术分析
• 2.1 数字水印技术概述
• 2.1.1 数字水印的基本原理和通用模型
• 2.1.2 数字水印的常用分类
• 2.1.3 数字水印的特征
• 2.1.4 数字水印的攻击
• 2.1.5 数字水印的主要应用
• 2.1.6 数字水印的评价标准
• 2.1.7 常用实现方法
• 2.1.8 发展趋势
• 2.2 现有研究存在的问题
• 2.3 相关理论简介
• 2.3.1 混沌与混沌序列
• 2.3.2 图像置乱
• 2.3.3 小波变换
• 2.4 本文的技术路线
• 2.5 本章小结
• 3 基于脆弱半脆弱水印的安全内容认证技术
• 3.1 认证水印概述
• 3.1.1 认证水印的分类
• 3.1.2 认证水印的技术要求
• 3.2 脆弱性数字水印技术
• 3.2.1 空间域方法
• 3.2.2 变换域方法
• 3.3 半脆弱数字水印技术
• 3.3.1 空间域方法
• 3.3.2 变换域方法
• 3.4 脆弱及半脆弱水印所受攻击分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于扩频的脆弱水印技术在公安图像证据保护中的应用
• 4.1 水印的预处理
• 4.1.1 水印信息的Arnold 变换
• 4.1.2 水印信息的CDMA 调制
• 4.2 水印的嵌入
• 4.3 水印的提取及完整性验证
• 4.4 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 5 兰州刑侦图像内容认证系统的开发与设计
• 5.1 系统需求分析
• 5.2 系统功能设计
• 5.3 系统设计要求
• 5.4 系统结构设计
• 5.5 系统实现
• 5.6 测试案例
• 5.7 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文