基于不规则区域分割的数字图像认证与恢复算法

摘要

随着计算机技术的飞速发展与信息媒体的数字化,大量多媒体数据通过互联网广泛传播。而各种功能强大的图像编辑软件的出现使攻击者可以毫不费力且不留痕迹地篡改数字图像的内容,对社会安全和人民财产带来重大损失。如何保护数字图像的真实性和完整性越来越引起人们的重视。带恢复功能的数字水印技术突破传统认证方法的限制,为数字产品的真实性和完整性保护提供了强有力的工具,具有广阔的发展空间。
　　 本论文提出了一种基于不规则区域分割技术的图像认证与恢复算法。该算法引入了计算机视觉领域的图像分割技术,将图像分割成形状不规则的区域块,合理地建立了各个图像块之间的联系,有效地抵抗了矢量量化攻击。基于反馈混沌系统生成的认证水印,可实现对受怀疑图像的篡改检测和认证定位。采用DCT变换和压缩编码技术构造的恢复水印代表着数字图像的特征信息,可对篡改图像进行恢复重建。仿真实验结果表明该算法可行有效,不但能够直观和形象地反映出篡改位置,也可以清晰地重现原始图像的内容。
　　 另外,本论文又提出了基于参考共享机制的数字图像认证与恢复算法。算法中仍采用图像不规则区域分割技术来抵抗矢量量化攻击,且使用反馈混沌系统来构造认证信息。本算法引入的参考共享机制用于构建和嵌入图像恢复信息,使来自于各个图像分割块的恢复信息分散地嵌入到整幅图像当中。因此,对图像内容的局部篡改不会使恢复信息完全丢失,从而有效地避免了当匹配块也被篡改后恢复信息永远丢失,无法重建原始图像的问题,提高了篡改图像的可恢复几率。实验结果表明,该算法既可以对篡改图像进行认证定位,也可以高质量地恢复原始图像。