变换域中静态图像数字水印算法的研究

摘要

随着数字通信网络技术与多媒体技术的迅速发展，越来越多的多媒体作品通过网络的形式发布，使信息的发布和传输变得方便快捷。但数字作品具有极易被非法复制和篡改的特性，任何人都可以免费并且没有任何质量损失地批量复制和发行受知识产权保护的内容，这对数字产品的版权保护造成了严重的威胁。近年来，数字产品的版权纠纷案件越来越多，侵权盗版活动也日益猖獗，大范围的侵权拷贝行为受到了音像、影视、出版等行业的高度重视。于是，数字水印技术孕育而生，它作为传统密码学的有利补充，为实现有效的信息版权保护手段提供了一条崭新的思路，成为多媒体信息安全研究领域的一个热点，在信息安全问题、盗版和版权纷争问题、多媒体内容的版权保护与内容鉴别等方面发挥着它的作用。 本文主要研究了变换域中基于DCT和DWT的两种图像数字水印方法。在水印算法的设计中综合了影响水印性能的各种因素，并针对不同的变换域，重点分析了水印嵌入策略中水印嵌入位置对水印性能的影响。 文中实现了一种有意义的基于DCT的公开水印算法，并引入随机序列控制嵌入位置间隔的思想对算法进行了改进。算法采用混沌序列作为随机序列的发生器，参照压缩亮度量化值选择系数，并选取控制量进行系数调制，使水印系统具有较好的性能。改进后的算法与改进前相比较，水印系统的安全性得到了提高，且对抗剪切、JPEG压缩等攻击的能力明显增强。 另外，水印的嵌入不使用传统的水印嵌入模式，避免了传统水印嵌入模式下的模型攻击问题。水印信号的提取过程不需要借助原始图像，满足水印盲提取的要求。论文结合新的图像压缩标准J-PEG2000和HVS理论，实现了一种基于DWT的图像数字水印方法。该算法依据小波变换的多分辨率特性，选取高尺度分解下的高频系数来嵌入水印，这样更有利于满足水印系统对鲁棒性和不可见性的要求，体现出小波域数字水印的优势。算法通过对DWT系数进行分析和大量的实验验证，设定了较为合适的两个阈值来控制系数的选取。该算法水印的嵌入与图像的统计特性相关，水印系统能够自适应于图像。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2信息隐藏技术与数字水印

1.2.1信息隐藏

1.2.2信息隐藏分支与数字水印

1.2.3信息隐藏与密码学的联系与区别

1.3数字水印技术的研究现状和发展趋势

1.4课题主要研究内容与章节安排

第二章数字水印技术

2.1数字水印基本原理

2.1.1数字水印系统处理框架

2.1.2数字水印的分类

2.2数字水印的特性和应用

2.2.1数字水印及其系统的特性

2.2.2数字水印的应用

2.3数字水印典型算法

2.3.1基于空域的数字水印算法

2.3.2基于变换域的数字水印算法

2.4水印系统性能评价和基准测试

2.4.1水印可感知性评价

2.4.2鲁棒性评价

2.4.3基准测试图库

2.4.4水印评测基准软件

2.5本章小结

第三章DCT域的图像数字水印方案

3.1离散余弦变换理论

3.2 DCT域系数的选择

3.3基于DCT盲检测水印算法

3.3.1算法基本思想

3.3.2算法中应考虑的因素

3.3.3嵌入和提取算法描述

3.3.4实验仿真与结果分析

3.3.5攻击测试实验

3.4基于DCT盲检测水印算法的改进

3.4.1算法改进思想

3.4.2实验结果分析与攻击测试

3.5本章小结

第四章DWT域的图像数字水印方案

4.1小波变换理论

4.1.1离散小波变换

4.1.2小波变换多分辨率特性

4.2水印嵌入位置分析

4.3基于DWT的数字水印算法

4.3.1水印嵌入过程

4.3.2水印提取检测过程

4.3.3实验仿真与结果分析

4.3.4攻击测试实验

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1论文工作总结

5.2存在的问题及进一步的工作

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录