基于特征调制的量化水印设计与DCT域实现

摘要

随着网络技术飞速发展，数字图像、数字音视频等多媒体信息传递也是越来越快速和方便。然而未经作者同意对多媒体信息获取、修改、存储和传播也变得容易;另外在传输过程中，数字媒体信息遭受一定程度的有意或者无意的攻击，接收者无法判断所接收的媒体信息是否完整和真实。现在，第四代移动网络成为主流，已经步入自媒体时代，人人都可以随时随地在网络上发布多媒体信息，网络信息量剧增，需求版权保护的人也在不断增加。
　　数字水印技术是在不影响文字、图像、视频和音频的正常观看、收听和使用的情况下，将信息隐藏在其中，从而认证多媒体信息的完整性、真实性及版权拥有者。数字水印涉及各学科领域，逐渐成为国内外的研究重点。本文侧重探讨将一种基于随机角度量化调制的理论性能优良的水印算法在DCT域上实现。
　　本文介绍了数字水印的研究背景、发展历史、基本知识和典型算法，详细分析了一种基于随机角度的量化水印算法，探索出了该算法在离散余弦变换域(DCT域)上基于MATLAB平台的实现。在实现过程中，首先确定是在整体还是分块上做DCT变换，比较实验效果后选择分块DCT。然后通过对JPEG压缩算法的分析，确定选取每一块的中频系数作为嵌入水印的宿主信号，再确定宿主信号的长度为多少合适。接着结合Watson模型，给出一个新的嵌入算法，使得水印具有自适应性，从而提升水印的不可感知性和鲁棒性。最后再结合加密、置乱信息的手段给出详细的水印实现方案。除理论推导外，本文在图像上进行了大量的仿真实验，并与其他的经典算法进行了对比。实验结果表示，本文的实现方案具有更好的不可感知性和更强的鲁棒性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 数字水印概述

1．2．1 数字水印的模型

1．2．2 数字水印的特性

1．2．3 数字水印的分类

1．2．4 数字水印的应用领域

1．3 数字水印研究现状

1．4 本文的工作

1．5 全文的内容安排

第二章 数字水印典型算法

2．1 扩频水印

2．1．1 扩频水印原理

2．1．2 水印扩频码介绍

2．1．3 扩频水印生成方式

2．1．4 扩频水印的扩展及优缺点

2．2 量化水印

2．2．1 扩展抖动调制算法

2．2．2 球面锐化抖动调制水印算法

2．2．3 对数量化索引调制算法

2．2．4 极坐标角度量化索引调制算法

2．2．5 梯度方向水印算法

2．2．6 基于归一化相关系数的量化水印

2．3 本章小结

第三章 基于特征的水印

3．1 基于特征的水印模型

3．2 理性抖动调制水印算法

3．3 扩展变换抖动调制水印算法

3．4 基于随机角度的量化水印算法

3．4．1 特征信号选择

3．4．2 信息调制

3．4．3 嵌入函数

3．4．4 水印检测

3．4．5 解码器性能

3．5 本章小结

第四章 基于DCT的RAQM水印设计与改进

4．1 离散余弦变换与视觉模型

4．1．1 离散余弦变换

4．1．2 感知模型的一般形式

4．1．3 Watson视觉模型

4．2 基于DCT的RAQM水印

4．2．1 水印嵌入与检测：全局DCT域

4．2．2 水印嵌入与检测：分块DCT域

4．3 改进的DCT域RAQM水印

4．3．1 针对JPEG压缩的改进方案

4．3．2 自适应RAQM水印的理论

4．3．3 自适应RAQM水印的实现

4．4 本章小结

第五章 水印性能评测

5．1 水印不可感知性评测

5．1．1 主观评测

5．1．2 客观评测

5．2 鲁棒性评测

5．2．1 三种算法在DCT域上的性能对比

5．2．2 三种方法不同域上性能对比

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文和参加的项目

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