基于小波变换的数字水印方法研究及其在生物认证中的应用

摘要

数字认证水印技术是数字水印技术的一个重要研究方向，它在帮助保持和验证数字图像等多媒体的内容方而具有重要的价值。数字水印技术作为新兴的研究领域，在过去的几十年中得到了蓬勃的发展。用于内容认证的数字水印技术为保持和验证多媒体数据的完整性提供了新的思路和方法。经过近十年的研究与探索，研究者提出了许多针对不同数字媒体的数字认证水印算法。小波变换作为一种重要的信号处理的工具，被广泛应用于数字媒体信息的处理。它在数字水印技术中也得到了广泛的应用。 本文首先介绍了用于内容认证的数字水印技术的基本概念，基本特征，研究现状和发展方向，分析了它所面临的主要攻击手段，并着重总结归纳了认证水印目前存在的主要算法。同时介绍了小波分析理论的基础知识，以及它在数字图像处理和数字水印技术中的应用。在此基础之上，本文提出一种基于小波变换的鲁棒的数字水印算法，并将该算法与掌纹识别相结合实现了对生物特征数据的双重认证。最后，对数字水印技术的未来研究方向和发展前景做了分析和总结。 本文所提出的数字水印算法首先通过对原始图像抽样，将其分成四幅子图像：再分别对子图像利用小波变换进行纹理分析：根据纹理分析结果和水印信息形成一个优化的系数选择器；利用此系数选择器选择最佳的水印嵌入位置，结合水印信息修改小波系数，最终嵌入水印。用该方法将用户的ID和相关信息作为水印信息嵌入掌纹图像中。在识别阶段，我们首先利用水印提取算法将用户的ID和相关信息提出，此时分析水印信息的完整性。若水印信息不完整，我们认为该掌纹图像受到攻击，将拒绝对该掌纹图像做进一步的识别；若水印信息完整，则通过提出的ID和用户相关信息以快速检索的方式判断该掌纹图像所代表的个体是否在生物特征数据模板库中。若此个体在此生物特征数据模板库中，则对其提取掌纹的纹理特征进行精细匹配；若此个体不在数据库中，则不对其作进一步的精细匹配。实验结果表明该水印算法能够抵抗多种对数字水印的常规攻击，并且与生物认证相结合能够提供对生物特征数据内容完整性判定的机制，可以提高识别速度和准确率。 本文所提出的算法结合了原始图像的特征，所以系统真正保持了原始图像的质量。利用小波变换的优点，该算法可以提高抵抗各种恶意攻击的能力。根据系数之间的大小关系，并结合水印位的具体情况生成一个优化的系数选择系数器，以此记录嵌入水印的位置。在水印提取时根据此系数选择器即可提出水印，而不需原始图像。真正做到盲提取。将水印算法与掌纹识别相结合形成双重身份认证，可以加快识别速度，提高识别的准确率。这是数字水印应用研究中新的发展趋势，具有较高的实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引 言

1.1数字水印的研究背景

1.2数字水印的发展与研究现状

1.3本文的主要工作

1.4论文结构

第二章数字图像水印技术概述

2.1数字水印系统的基本要求

2.2数字水印系统的基本框架

2.3数字水印的分类

2.4数字水印技术的应用领域

2.5数字水印典型算法

2.6水印系统评测中的攻击方法

2.7数字水印的评估标准

2.7.1均方差

2.7.2峰值信噪比

2.7.3归一化相关系数

2.8小结

第三章基于小波变换的数字水印算法

3.1小波分析理论

3.1.1小波变换的基本概念

3.1.2图像的二维正交小波分解

3.1.3小波变换在图像处理中的应用

3.1.4小波变换在数字水印技术中的应用

3.2水印图像的预处理

3.3水印嵌入算法

3.4水印提取算法

3.5实验结果

3.5.1保真度

3.5.2抗攻击性

3.6 小结

第四章基于小波变换的数字水印算法与生物认证相结合

4.1研究背景

4.2实现方案

4.3实验结果

4.4总结

第五章总结与展望

5.1工作总结

5.2未来展望

参考文献

致 谢

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