双树复小波变换在数字水印中的应用研究

摘要

随着计算机及网络技术的飞速发展，数字作品传播和拷贝变得越来越方便，数字作品的信息安全和版权保护也成为迫切需要解决的问题。数字水印是近年来在信息安全领域兴起的保护知识产权的新方法。它通过在原始数据中嵌入一些重要信息为受到版权保护的媒体数据的完整性和所有权归属提供完全和可靠的证据，以此达到防止数字产品的盗版和篡改目的。由数字水印的发展可以看出，小波变换具有良好的时频局部特性和多尺度分析特性，同时具有JPEG压缩标准兼容的特性，小波域的数字水印技术是发展的趋势，也是水印技术研究的热点。双树复小波变换是小波变换的新贵，不仅传承了传统小波分析的优点，同时还具有传统小波所不具有的多方向性、平移不变性、有限冗余性等特点，为设计更符合视觉特性的大容量水印提供了良好的契机。本文就以下几个方面展开研究工作：
　　 ⑴数字水印基本理论的研究。包括水印系统的基本框架、水印的嵌入技术、水印的提取(检测)技术，水印系统常见的攻击及其对策，以及数字水印的主要应用。重点分析了水印系统的一般性问题—不可见性、鲁棒性、水印容量之间的矛盾。
　　 ⑵双树复小波基本理论的研究。从传统的小波变换出发，分析了其优点和局限性，引入为解决传统小波分析问题而诞生的双树复小波变换，重点分析了其多方向性、平移不变性、冗余性等特性，并对双树复小波域水印技术现有的研究成果进行了概述。
　　 ⑶提出了一种基于双树复小波域自适应的数字水印方案。本文在一定程度上缓和了通常水印方案所遇到的不可见性、鲁棒性、水印容量之间的矛盾。该方案水印嵌入具有自适应宿主图像特征的掩蔽性，即便是在较大容量的水印嵌入的情况下仍然具有较好的不可见性，为实现水印的盲提取采用了量化的方法，将量化步长作为密钥进行注册，即可验证数字作品的版权，水印的提取过程不需要原始图像的参与。动态步长的设计，考虑了不同宿主图像和水印的尺寸以及不同小波分解层的嵌入策略，为商业化应用提供了方便。
　　 ⑷将文本的研究成果成功应用于数字拓片的版权保护中，为古迹文献的版权保护提供了一种实用的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1数字水印及其研究概况

1.2数字水印框架及其基本理论

1.2.1数字水印框架

1.2.2数字水印分类

1.2.3数字水印特性

1.2.4数字水印图像的评价

1.2.5数字水印攻击

1.3数字水印系统的关键问题

1.3.1不可见性、鲁棒性和容量的权衡

1.3.2图像水印和图像压缩的关系

1.4数字水印的应用领域

1.5本文的主要内容

2双树复小波理论基础

2.1引言

2.2小波变换及其特性

2.3小波变换在数字水印中的应用

2.4小波变换的局限性

2.5双树复小波变换

2.5.1奇/偶(odd/even)滤波器

2.5.2 Q-shift滤波器

2.5.3双树复小波特性分析

2.6本章小结

3双树复小波域数字水印算法综述

3.1引言

3.2脆弱性水印技术

3.3鲁棒性水印技术

3.4本章小结

4基于双树复小波域奇异值分解的自适应数字图像水印

4.1引言

4.2奇异值分解

4.2.1奇异值分解的定义

4.2.2奇异值分解的几何意义

4.2.3奇异值分解特性及应用

4.3水印的嵌入和提取

4.3.1水印的嵌入过程

4.3.2水印的提取过程

4.4实验结果及讨论

4.3.1水印的容量和不可感知性

4.3.2水印的鲁棒性

4.5本章小结

5双树复小波域数字水印在数字拓片中的应用

5.1引言

5.2数字拓片生成过程及其特点

5.3数字拓片中加入水印的难点

5.3.1二值图像的掩蔽性问题

5.3.2二值图像水印的容量问题

5.3.3二值图像水印算法综述

5.4仿真实验

5.5结果分析

5.6本章小结

6全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望及对今后工作的建议

致谢

参考文献

附录