基于置乱的DWT域数字图像水印算法研究

摘要

数字水印技术是信息隐藏理论的一个重要分支，是目前多媒体信息安全领域的一个新的研究方向。数字水印为保护多媒体信息的版权及信息的合法使用提供了一种全新的解决方案：将水印嵌入到数字化媒体中，通过对水印的检测和提取来实现对数字产品使用情况的追踪，从而实现隐蔽传输、秘密存储、版权保护等功能。小波分析是相对较新的概念，由于其具有多分辨率分析和多尺度分析等特性，使它在图像处理方面得到了广泛应用。小波分析在数字水印算法中的应用可以更好的平衡水印的两个基本要素—鲁棒性和隐蔽性之间的矛盾，影响这两个要素的关键技术是数字水印的实现策略和采用的水印结构。研究水印算法就是要保证在隐蔽性的前提下，尽可能多地嵌入水印。算法的关键在于水印的选择、嵌入、嵌入位置和提取。
　　 本文对数字水印技术的形成和发展、数字水印的基本原理和主要算法、数字图像置乱、基于离散小波变换的水印算法进行了研究和分析，最后以一种基于置乱加密体制的离散小波变换水印算法具体实践了图像加密及离散小波变换在数字水印中的影响和作用，并通过实验证明此水印方案与普通算法相比具有较好的性能，具有一定的发展空间。
　　 本文的主要工作分为四部分：
　　 ⑴数字水印技术的综述：从相关文献来看，数字水印的实现方法很多，本文详细地总结了现有的数字水印技术及其特点，并对其进行了总结和分类，以期盼为未来的研究工作提供参考信息。
　　 ⑵数字图像置乱技术及其效果分析：图像置乱可以更好地保护秘密信息的安全，本文讨论了目前典型的两种置乱方法Fibonacci变换和Arnold变换，并结合Arnold变换的周期性，提出了一种Arno1d反变换恢复的方法。该置乱恢复计算量小，水印恢复效率高。
　　 ⑶基于离散小波变换的数字水印技术：本文详细分析了小波变换理论，尤其是离散小波变换和多分辨率分析。重点阐述了图像的二维小波分解与重构以及图像在小波分解后各分块小波系数的特点。
　　 ⑷基于置乱加密的离散小波变换在数字水印算法中的应用研究：本文提出了利用离散小波变换隐藏水印的算法。实验结果表明，在满足水印隐蔽性的前提下，该算法可以有效抵抗压缩和几何变形等攻击，在滤波、加噪声后仍具有较好的鲁棒性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.绪论

1.1数字水印的研究背景和意义

1.2数字水印的发展史和研究现状

1.3本文的主要内容及章节安排

2. 数字水印的关键技术

2.1数字水印的概念及基本特征

2.2数字水印的分类及应用领域

2.2.1数字水印的分类

2.2.2数字水印的主要应用领域

2.3图像数字水印的基本原理和系统模型

2.2.1图像数字水印的基本原理

2.2.2图像数字水印的基本模型

2.4数字水印典型算法

2.4.1空间域数字水印算法

2.4.2变换域数字水印算法

2.5本章小结

3. 数字图像置乱

3.1图像置乱的意义

3.2图像置乱的方法

3.2.1 Fibonacci变换

3.2.2 Arnold变换

3.2.3 Arnold反变换

3.3图像置乱效果的评定

3.4本章小结

4. 基于离散小波变换的数字图像水印技术

4.1小波变换原理

4.1.1连续小波变换

4.1.2离散小波变换

4.1.3多分辨率分析和Mallat算法

4.2小波基的选择

4.3图像的二维小波分解

4.4本章小结

5.基于置乱加密的离散小波变换算法研究

5.1水印的生成

5.1.1水印的选择

5.1.2水印信息的预处理

5.2小波系数及分解级数的选择

5.3水印的嵌入、提取和检测

5.3.1水印的嵌入

5.3.2水印的提取

5.3.3水印的检测

5.4仿真实验

5.5本章小结

6.结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的主要学术论文