基于DCT数字水印技术的研究与实现

摘要

随着计算机通信技术的迅速发展，传播数字多媒体信息也越来越方便快捷，迅速兴起的互联网以电子印刷出版、电子广告、数字仓库和数字图书馆、网络视频和音频、电子商务等新的服务和运作方式为商业、科研、娱乐等带来了许多机会。然而，随之而来的盗版和侵权行为也越来越猖撅。为了解决对数字产品的版权所有者知识产权的保护问题，密码学的加密原理或置乱技术能保证数字产品内容的安全传送。但是，仅采用密码技术的一大缺点是所加密的数字内容在解密之后，就没有有效的手段来保证其不被非法拷贝、再次传播和盗用。数字图像水印技术作为一种新兴的防盗版技术，其实质是一种运用图像处理实现的信息隐藏的技术，核心是将数字水印信息嵌入到图像中，同时保证人眼，感觉不到图像质量的下降，即尽量保证所加的水印不可觉察。数字水印可以标识作者、所有者、发行者、使用者等，并携带有版权保护信息和认证信息，保护数字产品的合法拷贝和传播。
　　 本文通过对数字水印算法的研究和讨论，实现了DCT变换域的数字水印算法，并进行了相应的鲁棒性和脆弱性测试。首先对图像的DCT系数分布做了探讨，提出以正态分布近似拉普拉斯分布的想法；讨论了两种不同的量化手段——均匀量化器和带死区量化器，并分析了它们的特点；把对宿主图像的DCT系数的统计结果应用于量化手段的选择上，实现最终算法。其次，系统地分析了数字水印技术的基本原理和方法及其相关领域技术，提出了一种易碎水印算法：基于DCT的易碎水印算法。通过对图像的随机篡改实验，验证了这种算法所生成的水印系统能够有效的检测出对图像的篡改并且有很高的分辨率，并分析了这种算法的抗攻击性。实验结果表明，第一种算法具有较好的不可见性和鲁棒性，提高了数字水印算法的鲁棒性。第二种算法能够对图像的任意篡改进行检测并定位。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景和来源

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容及主要工作

1.4 本章小结

第2章 数字水印技术概述

2.1 数字水印定义及基本特点

2.2 数字水印基本模型

2.3 数字水印的分类

2.4 数字水印的典型算法

2.5 易碎水印技术

2.6 数字水印算法的性能评价

2.7 数字水印攻击技术

2.8 本章小结

第3章 DCT水印研究的理论基础

3.1 离散余弦变换

3.2 数字图像水印系统的基本模型

3.3 DCT系数分布

3.4 对DCT系数的统计分析

3.5 量化器的选择

3.6 本章小结

第4章 改进的宿主统计鲁棒水印的设计与实现

4.1 系统需求分析

4.1.1 系统的功能需求

4.1.2 系统的操作需求

4.2 鲁棒性水印子系统总体设计

4.3 详细设计

4.3.1 水印嵌入的设计

4.3.2 水印提取的设计

4.4 算法的具体实现

4.4.1 基类及主要文件

4.4.2 水印图像的嵌入

4.4.3 水印图像的提取

4.4.4 PSNR值的计算

4.5 本章小结

第5章 改进的DCT易碎水印的研究与实现

5.1 脆弱水印子系统设计目标

5.2 图像的DCT变换

5.2.1 DCT域水印技术的一个典型方案

5.3 图像置乱变换的设计

5.3.1 Arnold变换

5.3.2 基于幻方的图像置乱变换

5.3.3 基于采样理论的排列变换

5.4 嵌入算法的设计

5.5 水印的提取和篡改定位

5.5.1 水印的提取

5.5.2 篡改定位

5.6 易碎水印抗攻击性的解决算法

5.6.1 拼贴攻击

5.6.2 两种有效的解决算法

5.7 本章小结

第6章 实验结果与分析

6.1 鲁棒性算法头验结果与分析

6.1.1 对算法性能的分析

6.1.2 基于宿主统计信息的水印算法的优势认证

6.2 易脆性头验结果与分析

6.3 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢