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数字图像水印技术算法的研究

作　者: 李莉
导　师: 任长明
学　校: 天津大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 数字水印 信息安全 人类视觉系统 混沌序列 图像处理
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 171次
引　用: 2次
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内容摘要


数字图像水印技术是近年来国内、国际学术界兴起的一个前沿研究领域,它旨在解决互联网上多媒体信息的安全问题。它将水印嵌入到数字图像中,通过对它的检测(提取)跟踪图像的使用情况,从而实现数字图像的秘密传输、存储、版权保护等功能。目前,国内外研究这方面的科研机构和人员虽然不少,但仍处于初步探索研究阶段,还没有形成真正的应用。因此,对该技术进行研究将有巨大的潜力和广阔的应用与发展空间。本文以静止图像为研究对象,首先对数字图像水印技术中的主要问题进行了研究,特别是对数字水印典型算法和常用人类视觉系统特性进行了分析。其次分析了数字图像水印的嵌入位置、嵌入强度、水印容量的选择等问题,最后提出了分别基于空域和频域的两种新的数字图像水印技术的方案。第一种是基于空域的双混沌数字图像水印的技术方案。在该方案中采用混沌随机序列生成水印,并利用一个混沌随机序列对水印信息进行加密处理,利用另一个混沌序列将加密后的水印信息嵌入到原始图像中。嵌入的规则为:将混沌序列与加密后的水印信息建立位对应关系,如果混沌序列某一比特位为1,则将对应的加密水印信息嵌入到待嵌入图像信息的次低比特位;如果混沌序列某一比特位为0,则将对应的加密水印信息嵌入到待嵌入图像信息的最低比特位。通过实验和分析可知这是一种可行的方法。提出的第二种新方案是基于DCT域的一种自适应数字图像水印技术的方案。该方案是在对DCT域上静止图像数字水印技术进行分析和研究的基础上,结合人类视觉系统特性提出的。不仅给出了数字图像水印的置乱算法、水印嵌入位置、水印嵌入强度和水印容量的自适应选择方法,而且还提出了自适应水印的嵌入和提取算法,同时对检测出的水印图像和原始图像进行了相似度检测。实验表明,该数字图像水印具有较好的不可见性和鲁棒性,为今后的进一步研究打下了基础。本文对数字图像水印技术进行了有益的探索和研究,虽然有许多地方还需要今后不断地完善,但从推动数字图像水印技术的发展与应用的角度看,必然会起到一定的积极作用。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 数字水印技术与信息安全  8-10
    1.1.1 信息安全是多媒体技术发展的必然需求  8-9
    1.1.2 信息隐藏技术是解决多媒体信息安全问题的主要手段  9
    1.1.3 数字水印技术是解决多媒体信息安全问题的有效手段  9-10
  1.2 研究数字水印技术的意义  10
  1.3 数字图像水印技术的研究状况  10-15
    1.3.1 空域水印技术的研究状况  11-12
    1.3.2 频域水印技术的研究状况  12-15
  1.4 数字水印技术的应用  15-16
  1.5 目前数字水印技术的热点和难点  16
  1.6 本文主要内容  16-18
  1.7 本章小结  18-19
第二章 数字水印技术分析  19-31
  2.1 数字水印技术的基本原理  19-21
    2.1.1 数字水印的生成  19-20
    2.1.2 数字水印的嵌入  20-21
    2.1.3 数字水印的检测（提取）  21
  2.2 数字图像水印的基本特征  21-22
  2.3 数字水印典型算法分析  22-30
    2.3.1 LSB算法分析  23-24
    2.3.2 DFT变换域算法  24-26
    2.3.3 DCT变换域算法  26-29
    2.3.4 DWT变换域算法  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 人类视觉系统分析  31-37
  3.1 人类视觉系统的感知模型  31-32
    3.1.1 人类视觉系统的感知过程  31-32
    3.1.2 人类视觉系统的感知模型  32
  3.2 常用人类视觉系统特性分析  32-35
    3.2.1 频率敏感特性  32-34
    3.2.2 亮度敏感特性  34-35
    3.2.3 对比度遮掩特性  35
  3.3 JND值的计算  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 双混沌数字图像水印技术方案的设计与实现  37-43
  4.1 方案的设计思想  37
  4.2 利用Logistic映射生成混沌序列  37-39
  4.3 基于空域的混沌置乱算法  39-40
  4.4 混沌水印的嵌入算法  40-41
  4.5 混沌水印的检测（提取）  41
  4.6 实验结果与分析  41-42
  4.7 本章小结  42-43
第五章 基于DCT域自适应数字图像水印技术方案的设计与实现  43-50
  5.1 方案的设计思想  43
  5.2 基于DCT域的数字图像置乱算法  43-44
  5.3 自适应水印的生成原理  44
  5.4 自适应水印的嵌入  44-47
    5.4.1 嵌入位置的自适应选择  45
    5.4.2 嵌入强度的自适应调节  45-46
    5.4.3 水印容量的自适应选择  46
    5.4.4 自适应水印的嵌入算法  46-47
  5.5 水印的自适应提取算法  47
  5.6 实验结果与分析  47-48
  5.7 本章小结  48-50
第六章 总结与展望  50-52
参考文献  52-57
发表论文和科研情况说明  57-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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