数字图像的完整性验证与自修复水印算法研究

摘要

随着多媒体和网络技术的迅速发展,对数字媒体的完整性、媒体内容的真实性认证显得日益重要.目前,图像编辑软件已经广泛普及,如Adobe PhotoShop、Microsoft Paint、PaintShop Pro等,利用这些软件很容易对一幅数字图像进行篡改,使得对图像内容的完整性提出质疑.该文的研究目的是利用水印技术对一幅数字图像的完整性进行验证,如果发现图像被篡改,应对篡改区域进行定位,并对篡改区域尽可能的修复.目前用于数字图像完整性验证及自修复的数字水印方案主要有完全脆弱性水印、半脆弱性水印、自嵌入水印等,该文主要研究自嵌入及半脆弱数字水印,分别从空域及变换域角度详细分析当前国内外现有的各种算法,指出其不足之处,并提出了相应的改进算法,实验结果表明该文算法的有效性与实用性.该文的创新之处总结如下:(1)提出了一种改进的具有修复功能的空域自嵌入水印算法,利用分组编码保存量化后的DCT系数,改善了修复效果,克服了以往使用位图矩阵的不足,具有通用性与实用性.(2)鉴于分形图像压缩具有很高的压缩比且重构图像效果好的优点,该文利用分形压缩实现了一种空域自嵌入水印算法,不但能对篡改区域进行有效定位,而且具有修复功能.(3)由于现有的空域自嵌入水印算法大多数是对位图图像嵌入水印,在抗JPEG压缩方面显得过于脆弱,因此该文实现了一种直接对JPEG图像进行自嵌入的数字水印算法,具有检测篡改及修复功能,对于当今网络时代来讲具有重要意义.(4)由于小波变换具有良好的空间-频率局部特性以及与人眼视觉特性相符的变换机制,在新一代静止图像压缩标准(JPEG 2000)和运动图像压缩标准MPEG-4中占据了重要位置.因此,该文利用小波系数均值来嵌入水印,提出了一种基于小波域的图像完整性验证的半脆弱水印算法,在鲁棒性和脆弱性方面达到了很好的平衡,对非恶意攻击有很强的鲁棒性,而对于恶意的篡改操作有很强的识别和定位能力.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2用于图像完整性验证及自修复的数字水印分析

1.2.1一般原理

1.2.2现有方法

1.2.3存在的问题

1.3本文的研究内容和章节安排

第2章基于LSB的空域自修复水印方案

2.1现有算法分析

2.2基于分组编码的算法

2.2.1分组编码

2.2.2水印算法

2.2.3实验结果

2.2.4小结

2.3基于分形压缩的算法

2.3.1分形压缩

2.3.2水印算法

2.3.3实验结果

2.3.4小结

2.4缺点及易攻击点

2.4.1缺点

2.4.2易攻击点

2.5本章小结

第3章DCT域的图像完整性验证与自修复

3.1研究目的

3.2 JPEG分析及DCT系数的选取

3.3水印算法

3.3.1嵌入水印

3.3.2抽取水印

3.3.3图像验证及修复

3.4实验结果

3.5本章小结

第4章基于DWT的图像完整性验证算法

4.1小波变换

4.1.1二维离散小波变换

4.1.2小波系数的嵌入对策

4.1.3 水印嵌入强度分析

4.2算法设计

4.2.1水印的嵌入算法

4.2.2水印的提取算法

4.3实验结果与分析

4.3.1非恶意攻击

4.3.2恶意篡改攻击

4.4本章小结

第5章结束语

5.1本文解决的问题

5.2今后改进方向

参考文献

研究生期间发表论文

致谢

论文独创性声明和论文使用授权声明

附录