基于扩频、交织和JPEG压缩的数字图像水印技术研究

摘要

随着计算机多媒体技术飞速发展，各种数字多媒体产品在人们的生活中变得随处可见，而便利快捷的网络通信技术也使人们能够自由的在网络上获得各种数字信息，这样就引发了数字信息传输的安全性和数字产品版权保护问题。而传统的加密技术和数字签名技术均不能将这两种问题很好的解决，同时经过加密或数字签名技术处理后的数字产品不仅影响人们的正常使用，而且还容易被破密或删除数字签名。而数字水印技术则是解决这一问题的有效办法，因为它在数字产品中嵌入的水印信息不会影响该数字产品的正常使用，而且还不易被常规操作去除。 本文对基于JPEG压缩域的彩色图像的数字水印技术进行了研究，并通过实际的软件代码实现了该系统以及对系统的鲁棒性验证实验。在课题的研究中，首先，通过大量的资料查阅，对数字水印的概况和基本理论及常见的典型算法进行了总结分析；之后在具体的设计应用中，通过分析彩色图像的特性，以及经过DCT变换、量化后的能量分布特点，确定了水印嵌入区域，并通过大量的实验得出水印的嵌入容量。同时为了增强水印系统的抗攻击性及便于在网络中传输，结合水印生成的过程和特点，参考现有的JPEG压缩域的水印算法的研究思路和理论，提出了一种新的改进的JPEG压缩域的数字水印算法。该算法通过在JPEG压缩域中进行水印的多重嵌入和提取，而水印图像在经过了灰度化和二值化处理后，借鉴通信领域中的扩频、奇偶校验、交织等信号处理技术又对其进行了预处理，使其更具有迷惑性及纠错能力，同时也能在嵌入时分布在整个原始图像中，并且在受到恶意攻击时，能够通过奇偶校验码和解交织尽可能地恢复出更多的水印信息。经过大量的实验证明，本算法具有较好的鲁棒性和不可见性。 最后对本论文中所作的大量工作做了详细认真的总结和归纳，并提出了对将来工作中需待改进的地方和展望。