图像内容可恢复的变容量脆弱水印算法研究

摘要

本文首先介绍了数字图像水印技术的研究背景、意义及应用，以及可恢复水印算法的基础知识、常见攻击类型和性能评价指标等。然后，对现有可恢复脆弱水印算法进行分析研究，指出现有可恢复脆弱水印算法的水印容量与恢复质量之间，以及同步攻击与数据浪费之间存在矛盾，且对特殊用途图像（如，电子发票图像）的研究关注较少。
　　兼顾水印容量和恢复质量，提出一种基于多描述编码变容量可恢复脆弱水印算法。该算法首先将图像块分为平滑块、边缘块和纹理块3类编码，每个图像块被选择编码的DCT系数分成两个独立且互补的变长描述编码，每个描述能独立地近似恢复图像块的内容，两个描述编码一起得到的恢复质量更高。水印嵌入时，两个描述编码基于密钥随机嵌在不同图像块中，不仅提高算法在不同攻击下的篡改检测性能，而且降低了图像块与相应信息同时被篡改的可能性。对篡改图像块，只要有一个描述有效即可恢复该篡改块，若两个描述同时有效，可进一步提高篡改块的恢复质量。实验结果表明，该算法不仅有效降低了水印容量，而且缓解了同步攻击与数据浪费之间矛盾，同时提高了不同攻击下的篡改检测性能和篡改恢复质量。
　　针对特殊用途图像，以电子发票为例，提出一种用于GIF电子发票保护的变容量可恢复脆弱水印算法。该算法兼顾发票文字细节信息的恢复质量和编码长度，将图像块分为重要与非重要两种图像块。重要图像块除了生成认证信息外，还自适应生成变长的恢复信息且随机嵌在非重要块中;而非重要图像块仅生成的认证信息。对于非重要图像块，通过比较重构与提取的认证水印信息的一致性，并结合图像块类型是否改变来判断图像块的真实性;对于重要块，除比较认证水印和块类型的一致性，还要比较提取和重构的两个恢复水印的一致性，并结合图像块4-邻域的特性判定它的真实性。对判定为篡改的重要图像块，利用提取的恢复信息进行恢复。实验结果表明，该算法能有效抵抗各种攻击。
　　最后，本文设计了本文算法仿真系统，对本文提出的可恢复水印算法进行仿真测试、验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 可恢复脆弱水印概述

1．2．1 水印应用

1．2．2 基本特点

1．2．3 常见攻击类型

1．2．4 常用评价指标

1．3 论文章节安排

第2章 现有可恢复脆弱水印算法

2．1 现有算法分析

2．1．1 水印生成

2．1．2 水印嵌入

2．1．3 篡改认证

2．1．4 篡改恢复

2．2 可恢复脆弱水印待解决的问题

2．3 本章小结

第3章 基于多描述编码的可恢复脆弱水印算法

3．1 多描述编码

3．2 可恢复算法描述

3．2．1 水印生成和嵌入

3．2．2 篡改检测和恢复

3．3 实验结果分析

3．3．1 水印嵌入容量和重构质量

3．3．2 篡改检测与恢复性能

3．4 本章小结

第4章 GIF电子发票图像的可恢复变容量水印算法

4．1 引言

4．2 基础知识

4．2．1 GIF图像及隐藏算法

4．2．2 重要图像块自适应变长编码

4．3 算法描述

4．3．1 水印生成和嵌入

4．3．2 水印提取和重构

4．3．3 篡改检测

4．3．4 篡改恢复

4．4 实验结果分析

4．4．1 水印容量和重构质量

4．4．2 篡改检测和恢复性能

4．5 本章小结

第5章 可恢复水印算法仿真系统

5．1 MATLAB图形用户界面搭建

5．2 可恢复水印算法仿真系统

5．3 本章小结

结论和展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及参与的科研项目