抗JPEG压缩的图像篡改检测和恢复

摘要

数字水印是一门将秘密信息(即水印)以不可见形式嵌入到载体媒体中以证明版权归属或跟踪侵权行为的技术。数字水印技术在版权保护，内容完整性认证，数据跟踪和检测，商业视频广播等方面都有着广阔的应用前景。 鉴于数字水印的多学科交叉性以及内容的广杂性，本文针对数字水印其中的一个分支——半脆弱水印并结合目前生活中流行的JPEG格式图片容易遭受“移花接木”等恶意篡改的实际情况，重点探讨了抗JPEG压缩的图像篡改检测和恢复问题，其目的是实现对含水印图像的内容完整性认证，并能对遭受篡改的图像区域进行尽可能地恢复。相对于现有的大部分半脆弱水印文献来说，本文在如下方面做出了一些有效的创新，并得出了比较满意的实验结果： (1)在水印能抗JPEG压缩的前提下尝试将篡改检测和恢复结合起来，在篡改检测的基础上进行恢复； (2)由于在图像中同时嵌入了两种能抗JPEG压缩的水印，所以实现了对篡改的盲检测，而且对篡改的定位较好； (3)除了对灰度图像进行篡改检测和恢复之外，还对彩色图像的篡改检测和恢复进行了实验分析，并且通过实验结果发现对彩色图像的分析绝对不是将它分解成R、G、B或Y、Cb、Cr三个通道分别进行分析这么简单，与之相适应的还有一些参数阈值的变化以及亮度与色度分析的差异问题； (4)对水印能否抵抗一次和二次JPEG压缩的问题都进行了讨论，并且对于灰度和彩色图像篡改检测和恢复的讨论都基于二次JPEG压缩进行，且实验结果较为理想，同时，水印能抵抗二次JPEG压缩也使得它的实用性更加广阔。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:缩略语说明

声明

第一章绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 半脆弱水印技术现有算法

1.2.1 空间域方法

1.2.2 变换域方法

1.2.3其它的半脆弱水印算法

1.3 本文研究内容和组织结构

第二章 图像的空域恢复算法

2.1引言

2.2预备知识

2.2.1位分解

2.2.2 纠错编码和译码

2.3灰度图像的空域恢复算法

2.3.1 仅在LSB嵌入水印的空域恢复算法

2.3.2 在LSB、2LSB、3LSB都嵌入水印的空域恢复算法

2.3.3 空域水印对均值和中值滤波以及JPEG压缩的抵抗能力的分析

2.4 彩色图像的空域恢复算法

2.4.1 仅在LSB嵌入水印的空域恢复算法

2.4.2 在LSB、2LSB、3LSB都嵌入水印的空域恢复算法

2.4.3 空域水印对均值和中值滤波以及JPEG／压缩的抵抗能力的分析

2.5 小结

第三章JPEG压缩标准简介及水印的抗JPEG压缩性研究

3.1 JPEG压缩标准简介

3.1.1 引言

3.1.2 JPEG基本压缩原理

3.2 水印的抗JPEG压缩性研究

3.2.1 灰度图像中水印的抗JPEG压缩性研究

3.2.2 彩色图像中水印的抗JPEG压缩性研究

3.2.3 小结

第四章 抗JPEG压缩的图像篡改检测

4.1 基本概念介绍

4.1.1 产生原始水印的混沌法

4.1.2 稀疏点概念

4.1.3 形态滤波概念

4.2 抗JPEG压缩的灰度图像的篡改检测

4.2.1 非盲检测

4.2.2 盲检测

4.2.3 实验结果比较

4.3 抗JPEG压缩的彩色图像的篡改检测

4.3.1 非盲检测

4.3.2 盲检测

4.3.3 实验结果比较

4.4 结论

第五章 抗JPEG压缩的图像篡改检测和恢复

5.1 预备知识

5.2 抗JPEG压缩的灰度图像的篡改检测和恢复

5.2.1同时对灰度图像篡改进行检测和恢复的水印嵌入算法

5.2.2同时对灰度图像篡改进行检测和恢复的检测恢复算法

5.2.3 实验结果

5.3 抗JPEG压缩的彩色图像的篡改检测和恢复

5.3.1同时对彩色图像篡改进行检测和恢复的水印嵌入算法

5.3.2同时对彩色图像篡改进行检测和恢复的检测恢复算法

5.3.3 实验结果

5.4 讨论

第六章 总结和展望

6.1 全文工作总结

6.2 对半脆弱水印技术的展望

致 谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间参加的科研项目