基于圆谐-傅立叶矩的抗几何攻击数字水印算法

摘要

随着计算机网络的迅速发展，特别是Internet在全球的普及，计算机网络已经广泛地应用于日常生活的各个领域，但是随之出现的问题也十分严重，软件资源和数据信息受到非法的复制、篡改和毁坏。在这种背景下，对多媒体数字信息安全的保护就成了当今数字时代的一个重要研究课题，数字水印技术的研究随之诞生，且发展迅速。 数字水印是网络时代用于数字媒体版权保护的一种重要手段，数字水印就是在被保护的数字对象(如图像，视频等)中嵌入某些能够证明版权归属或跟踪侵权行为的信息，这些信息可能是作者的序列号、有意义的图像或文本等。并且这些数字信息不会影响原数据的使用效果，并可被部分或全部从混合数据中恢复出来，以达到版权保护等作用。 成功的数字水印应该具有不可感知性、鲁棒性、安全性、可证明性等性质，同时，应该具有可靠的检测机制和可以接受的计算开销。一个数字图像水印系统主要包括水印的生成、水印的嵌入和水印的提取三个部分。通常情况下，水印生成部分和嵌入部分决定了水印提取时的密钥，水印的嵌入环节和提取环节是对称的可逆操作(例如，DCT变换和其逆变换)。 数字水印的应用领域比较广泛，其中，图像数字水印是水印领域当中的一个重要组成部分。几何攻击常常会导致水印信息提取的失败，常见的几何攻击有旋转、缩放、噪声、JPEG压缩等。为了提高数字水印抵抗几何攻击的性能，人们使用了各种设计水印的方法，然而，没有一种水印设计十全十美，能够抵御所有几何攻击，我们只能通过比较水印的性能和计算成本来衡量各种方法的实用性。 本文的主要研究工作是针对几何攻击常导致图像数字水印检测失败的问题，结合数字水印的基本原理和通常要求，利用圆谐-傅立叶矩在图像描述方面的多个优点，充分发挥圆谐-傅立叶矩的幅度在抵抗几何攻击方面的优势，分别设计了有意义水印和无意义水印两种算法，本文研究的水印为不可见的、鲁棒的图像水印，检测手段为明文水印。 为了实现水印提取的简洁性，算法采取了空域嵌入，频域提取的方法，打破了常规水印设计中嵌入环节和提取环节基本对称的约束，当载体图像受到几何攻击时，常规水印算法需将载体图像进行逆向仿射变换，而本文中的算法不需要将待检图像恢复到原始尺度，大大减小了水印检测的工作量，简化了检测的工作步骤。 实验表明，该算法具有很好的旋转不变性，同时水印对缩放、JPEG压缩和其他噪声攻击也具有良好的鲁棒性。

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文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究的背景及数字水印概述

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.1.3数字水印的分类

1.2国内外研究综述

1.2.1发展历史及趋势

1.2.2数字水印算法的研究现状

1.3本文的主要研究工作

1.4全文结构安排

第二章研究的理论基础

2.1数字水印的基本特征和要求

2.2矩的发展及圆谐-傅立叶矩的定义

2.3用圆谐-傅立叶矩重建图像

2.4圆谐-傅立叶矩的性质

2.4.1径向函数的零点描述能力

2.4.2旋转不变性

2.4.3缩放不变性

2.4.4线性计算的性质

2.5图像处理软件与理论模型间的矛盾及误差分析

2.5.1像素坐标和空间坐标系统

2.5.2圆谐-傅立叶矩的误差分析

第三章图像数字水印算法

3.1有意义水印算法

3.1.1设计思路

3.1.2水印的嵌入

3.1.3水印提取

3.1.4实验结果及讨论

3.2无意义水印算法

3.2.1设计思路和矩的筛选

3.2.2水印嵌入的具体操作

3.2.3水印的检测

3.2.4实验

第四章结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

致谢