基于水印图像版权保护和内容认证算法及应用研究

摘要

随着网络和多媒体技术的发展，数字作品的版权保护和真实性认证成为人们的迫切需求。本文研究基于水印的数字图像版权保护和内容认证相关算法及应用，力求面向应用实际需要，在理论和工程上解决关键技术问题。本文研究工作所取得的成果主要包括：
　　 提出了一种兼顾速度的鲁棒水印算法。现有版权保护的鲁棒水印算法在关注鲁棒性的同时忽视了运算速度在网络应用环境的重要性。本文利用Hadamard变换的速度优势，在算法设计中进行速度优化考虑，利用Hadamard变换中频系数来嵌入水印，得到了一种具有相对速度优势且鲁棒性较好的数字水印算法。
　　 提出了一种容忍JPEG压缩的半脆弱水印算法。本文研究了JPEG压缩对变换域系数分布及相关性计算的影响，优化了篡改阈值的选取，基于水印嵌入新方法提出了一种容忍JPEG压缩的内容认证半脆弱算法。
　　 提出了一种进行纹理特征保护的半脆弱水印算法。目前的内容认证算法只对数字图像整体或者感兴趣的局部区域进行认证，这显然无法满足丰富多彩的图像内容在差别化认证方面的需求。本文利用能量、熵、反差、相关来生成水印信息，提出了一种保护感兴趣纹理特征的数字水印算法。
　　 提出了一种针对网络在线系统的数字水印协议。作为一种工具，水印算法只有和具体的应用协议相结合才能真正发挥作用。本文平等考虑数字图像所有者和使用者的利益，提出了一种基于分权思想的数字水印应用协议。该协议对数字水印算法没有附加限制，具有较小的额外存储开销，能够满足数字博物馆等在线系统的应用需要。
　　 开展了基于数字水印的提花织物防伪技术研究。本文研究了提花织物的生产工艺，在综合考虑成本、工艺、结构、外观等因素后，提出了一种基于扩展小样图的织物数字水印算法。在解决水印的编码问题、张力平衡问题后，实现了与工艺兼容而又对织物外观影响最小的织物数字水印算法，并进行了实际的生产现场工艺验证。结果表明，算法能够满足提花织物的实际防伪需要。
　　 综上所述，本文围绕数字图像水印的算法、协议、应用展开一系列的研究，并取得了一些比较明显的研究成果。其中织物的数字水印算法是之前的文献资料中所没有涉及的，属于创新研究。