用于篡改定位和恢复的半脆弱数字水印算法研究

摘要

随着数字技术和因特网的快速发展，多媒体信息的交流已达到了前所未有的广度和深度，其发布形式也愈加丰富。人们如今可以通过网络发布自己的作品、重要信息和进行网络贸易等，但是随之出现的问题也十分严重，如作品侵权更加容易，篡改也更加方便。数字作品的便利性和不安全性是并存的，它可以低成本、高速度地被复制和传播，这样就为创造者和使用者都提供了很大的便利，但这些特性也容易被盗版者所利用。因而，采取多种手段对数字作品进行保护、对侵权者进行惩罚已经成为十分迫切的工作。
　　 本文主要针对现有的数字水印在现实应用中存在内容真实性及图像完整性保护不足等问题，提出一种用于篡改定位和恢复的半脆弱数字水印算法。论文的主要工作包括：
　　 (1)以混沌理论、小波变换和DCT变换为基础，结合HVS人类视觉系统的研究，提出了一种用于图像篡改定位和恢复的半脆弱数字水印算法。该算法主要包括数字水印的生成和嵌入算法、数字水印的提取和认证算法。其中数字水印的认证包括水印图像经常规操作和篡改操作后的检测，以及图像被篡改区域的恢复。从原图像中提取出的特征信息经过Logistic混沌序列加密后，基于JPEG压缩不变性嵌入每个图像块的若干中频DCT系数。认证方解密后从水印图像中提取特征信息，与重建的特征信息进行异或得到篡改矩阵，最后使用双三次插值法扩大图像特征信息恢复被篡改块。
　　 (2)对本文中所提出的算法进行仿真实验，并对其实验结果进行性能评价与对比分析。实验结果表明，本文算法可以对水印图像的篡改区域进行有效定位和近似恢复，对篡改块的恢复效果能够满足实际应用的需求，并且水印图像具有较为满意的无失真性，因此本文算法的研究结果具有一定的理论价值和现实意义。