基于直方图不变矩和异值分解的图像认证方法

摘要

对于多媒体数据而言,数据的真实性显得尤为重要,很多情况下,我们需要对图像的真实性(也称完整性)进行验证。本文对当前基于数字水印的图像认证方法进行了介绍,主要有奇异值分解与PKI结合的鲁棒图像认证方法、基于JPEG压缩不变量和数字水印的图像认证方法和基于直方图不变矩和奇异值分解的图像认证方法。通过图像认证系统的性能评价,分析了这三种方法的优缺点,可以看出基于直方图不变矩和奇异值分解的图像认证方法更符合图像认证系统的各项性能指标。本文对基于直方图不变矩和奇异值分解的图像认证方法进行了深入研究,并对其进行了一定的改进。
　　 由于图像的直方图不变矩具有很好的不变特性,所以在这里我们提出了利用直方图不变矩作为水印的一种新的图像认证方法,利用直方图信息来定义不变量。数值分析中的奇异值分解(SVD)是一种将矩阵对角化的数值算法。这里利用奇异值分解的运算及逆运算来进行水印的嵌入与提取,从而实现对图像的认证。
　　 首先对图像进行分块,分别提取每块图像的直方图不变矩,组合起来作为数字水印,然后利用奇异值分解的方法将这些水印嵌入到原图像中,最后通过被篡改图像的Y值以及计算相关系数两种方法来判断图形是否被篡改,以及被篡改的具体位置。
　　 本文对这种方法的抗几个攻击能力进行了理论分析,并在Matlab7.0中进行了实验,在试验中,对嵌入水印的图像进行篡改,对被篡改的图像和原图像进行分析,通过Y值和相关系数来判断图像是否被篡改,以及被篡改的位置,再对被篡改的图像进行转置、镜像、放大等几何攻击,仍然可以通过Y值和相关系数来检测图像是否被篡改以及被篡改的位置。
　　 实验结果表明这种算法适用于BMP图像篡改检测,并可准确确定图像被篡改的位置,并且该算法抗几何攻击性的能力强。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

引言

第一章 :数字水印技术

1.1 数字水印简介

1.2 数字水印系统的基本框架

第二章 :图像认证

2.1 图像认证技术

2.2 基于数字水印的图像认证系统

2.3 图像认证系统的性能评价

2.3.1 嵌入失真

2.3.2 虚警概率

2.3.3 漏警概率

2.3.4 图像认证系统的安全性

2.4 常见的图像认证方法

2.4.1 奇异值分解与PKI结合的鲁棒图像认证方法[20]

2.4.2 基于JPEG压缩不变量和数字水印的图像认证方法[21]

2.4.3 基于直方图不变矩和奇异值分解的图像认证方法[3]

第三章 :图像直方图的不变矩

第四章 :奇异值数字水印算法与HVS

4.1 数字图像的奇异值分解

4.2 基于HVS的图像块分类

4.3 水印的嵌入与提取

第五章 :图像认证方法

5.1 水印的产生

5.2 水印的嵌入

5.3 图像的认证

第六章 抗几何攻击的理论分析

6.1 转置

6.2 镜像(镜面反射)

6.3 旋转

6.3.1 以90°的整数倍旋转

6.3.2 以任意θ角旋转

6.4 放大

6.4.1 纵向(行)放大

6.4.2 横向(列)放大

6.5 平移

6.6 误差估计

第七章 实验结果

结论

附录

参考文献

致谢

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