基于二维Logistic混沌映射的水印技术研究

摘要

随着Internet和数字化技术的迅速发展，传统的信息安全技术已经不能有效地应对图像传播、版权保护和篡改等信息安全问题，作为信息隐藏技术，数字水印能够有效地解决产品的版权保护、完整性认证和篡改定位等信息安全问题。目前，数字水印技术已经成为信息安全研究领域发展最快的技术之一，它实现的本质是利用图像产品自身的冗余、数据量大等特点以及人类感觉器官的不敏感，将信息隐藏到图像数字信号中，而不会影响原始图像信号的视觉效果和使用价值。
　　 本文首先对水印信号的安全性进行了研究，提出了基于二维Logistic混沌映射的水印信息加密算法。该算法将二维Logistic混沌映射引入到水印预处理中，利用图像置乱的原理来加密水印图像。该算法无周期性，在不改变图像直方图的同时有效地提高了水印信号的安全性，并且对二值水印和灰度水印信号均适用。
　　 本文还研究了将二维Logistic混沌映射引入到数字水印技术，并改进了基于二维Logistic混沌映射的鲁棒性数字水印算法。该算法首先利用二维Logistic混沌映射的图像加密方法对水印信号置乱加密;然后将载体图像做三级小波变换，选取水平和垂直高频子带并找出其中能量较大的系数作为水印的嵌入位置;最后将水印嵌入到载体图像中。实验证明，该算法不仅提高了水印的安全性，还具有较好的不可见性，并且对噪声、剪切和压缩攻击等有很好的鲁棒性。
　　 本文最后将二维Logistic混沌映射引入到脆弱性数字水印算法，改进了基于二维Logistic混沌映射的脆弱性数字水印算法。该算法可以实现盲检测，首先提取原始载体图像的特征信息，利用二维Logistic混沌映射产生水印信息;然后将水印信息嵌入到对篡改感知敏感的小波变换后的高频子带中;最后将修改后的小波系数与其它系数重组做离散小波反变换，从而得到含水印的图像。实验证明，该算法不仅增强了水印的安全性，还有良好的不可见性和图像的篡改定位能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究意义

1．4 论文内容及结构安排

第二章 图像数字水印技术

2．1 图像数字水印技术

2．1．1 图像数字水印技术结构图

2．1．2 图像数字水印技术的分类

2．1．3 图像数字水印的特性

2．1．4 图像数字水印技术的应用

2．2 数字水印算法

2．2．1 基于空间的数字水印算法

2．2．2 基于变换域的数字水印算法

2．2．3 基于人类视觉系统(HVS)的数字水印算法

2．3 水印算法的攻击

2．4 数字水印的评估

2．5 本章小节

第三章 基于混沌的水印信号加密算法

3．1 水印图像置乱加密技术

3．1．1 Arnold变换

3．1．2 基于幻方的图像置乱

3．2 混沌系统相关理论

3．2．1 混沌系统的概念

3．2．2 几种典型的混沌系统

3．2．3 二维Logistic混沌系统性能测试及分析

3．3 水印信号预处理方法

3．3．1 基于图像置乱的水印加密方法

3．3．2 基于混沌系统的水印加密方法

3．4 基于二维Logistic混沌映射的水印加密算法

3．4．1 算法的思路

3．4．2 加密与解密算法步骤

3．4．3 仿真分析

3．5 本章小结

第四章 数字水印算法研究

4．1 离散小波变换DWT

4．1．1 离散小波变换定义

4．1．2 图像数据的离散小波变换

4．2 基于小波变换的水印算法结构框图

4．2．1 基于DWT变换的鲁棒性数字水印结构框图

4．2．2 基于DWT变换的脆弱数字水印算法结构框图

4．3 基于二维Logistic混沌映射的鲁棒性数字水印算法

4．3．1 水印预处理

4．3．2 水印嵌入

4．3．3 水印的提取

4．3．4 仿真分析

4．4 基于二维Logistic混沌映射的脆弱数字水印算法

4．4．1 水印的产生

4．4．2 水印的嵌入

4．4．3 水印的检测

4．4．4 仿真分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 未来工作的展望

致谢

参考文献

附录