基于置乱处理和几何归一化的数字水印算法研究

摘要

数字水印是一种全新的信息安全技术。它通过将不可见信息嵌入到数字化媒体中，然后通过对它的检测来对图像的使用情况进行跟踪，从而实现信息隐藏、存储、版权保护等功能。目前数字水印已成为多媒体版权认证和完整性保护的有效手段。 本文以静止图像为研究对象，针对现阶段水印算法抗裁剪和几何攻击性能差的特点，给出了一种基于置乱处理和几何归一化的盲水印算法。文章首先介绍了置乱处理，并重点分析了衡量置乱度的方式。接着讨论图像的几何归一化处理，提出了一种自定义的归一化算法，并做了仿真实验。最后本文结合以上两点，给出了一种在小波域嵌入的盲水印算法，并做了大量实验，证明了该算法具有良好的可见性和鲁棒性。 第一章介绍了本文的研究背景，数字水印算法的研究现状，和数字水印的基本原理。 第二章介绍了置乱处理，并重点讨论了最优置乱度的选取问题，通过实验得出结论：基于局部特性的置乱处理优于基于位置变化的置乱处理。 第三章主要讨论几何归一化技术，分析了一种基于几何矩的归一化方法，然后提出了一种自定义的归一化算法，并给出了详细的数学推导。 第四章给出了本文的水印算法：先对图像实施归一化处理，然后根据区域不变质心理论，提取出归一化图像的重要部分，然后将经过置乱处理的水印嵌入到图像重要部分的小波系数中。水印的提取不需要原图像和水印图像，因此该算法属于全公开水印算法。 第五章给出了算法的实现以及在遭受攻击情况下的实验，通过大量实验验证了算法对各种攻击，特别是裁剪和几何攻击的稳健性。接着将本文算法与其他一些算法进行比较，证明本文的算法具有良好的透明性和鲁棒性，仿真实验的末尾给出了算法在保护数字地图方面的应用。最后是全文的总结和对水印技术发展的展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 本文的选题背景

1.2 图像数字水印的研究现状

1.3 信息隐藏与数字水印技术

1．3.1数字水印的定义

1.3．2 数字水印的基本原理

1.3.3水印攻击

1.4 本文的研究内容及章节安排

第二章 水印编码技术

2.1 数字图像置乱技术

2.1.1 数字图像置乱

2.1.2 数字图像置乱算法

2．2 Arnold变换

2.2.1 Arnold变换的周期性

2．2．2 二维广义Arnold混沌映射及置乱处理

2．2．3快速Arnold反变换

2．3 最优置乱度分析

2.3.1 基于位置移动的置乱度分析

2．3．2 基于图像局部像素值方差的置乱度分析

2．4 实验与分析

第三章 图像的几何归一化处理

3.1 图像的几何变换

3.1.1 图像的表示方式

3.1.2 图像的几何变换

3.2 基于几何矩的图像归一化处理

3.2.1 图像的几何矩及其物理意义

3．2．2 一种基于几何矩的归一化算法

3．3 一种自定义几何归一化算法

3．3．1 几何归一化本质

3．3．2 T［m,d］的构造

3．4 归一化图像重要区域的提取

3．5 实验与分析

第四章水印算法

4．1小波变换理论

4．1．1离散小波变换

4．1．2小波图像分解

4．2 小波变换与数字水印

4．3 一种小波域的盲水印算法

4．3．1 水印的嵌入

4．3．2水印的提取

第五章 算法的仿真实验

5.1 本文算法的仿真实验

5．1．1 水印的嵌入和提取

5．1．2 对常规攻击的抵抗实验

5．1．3 对几何攻击的抵抗实验

5．1．4实验结论

5．2 与同类型的算法的比较

5．2．1普通攻击

5．2．2裁剪攻击

5．2．3几何攻击

5．2．4实验结论

5．3 本文算法在数字地图版权保护中的应用

5．3．1 彩色图像的水印嵌入

5．3．2 与GeoMedia的接口解决方法

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果