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图像的数字水印算法研究

作　者: 孟令梅
导　师: 杨卫民
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 数字水印 离散余弦变换 零水印 奇异值分解
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,随着互联网及数字多媒体技术的发展,数字多媒体产品的制作、复制和传输变得方便与快捷。与此同时,它们的版权保护和内容的真实性与完整性检测也成了迫切需要解决的问题。数字水印技术作为知识产权保护和数字多媒体内容认证的有效手段,成为了信息安全的-个新的研究领域。本文首先介绍了数字水印产生的背景、国内外研究现状和数字水印的基础理论。针对用于图像版权保护中的数字水印存在不可感知性和鲁棒性之间的矛盾问题,提出了一种基于DCT变换和混沌系统的零水印算法。在分块DCT变换的基础上,利用混沌系统确定的位置来抽取相应块的直流分量,经过归一化处理形成零水印。实验结果表明,该算法较好地解决了不可感知性和鲁棒性之间的矛盾,对常规的图像处理,如JPEG压缩、加噪、中值滤波、剪切和旋转等图像处理操作具有较好的稳健性。针对大多数图像认证算法中不能区分水印被篡改、图像内容被篡改,或者两者同时被篡改以及篡改定位不精确、恢复质量有待提高的问题,提出了一种基于奇异值分解的自嵌入脆弱水印算法。它通过分块奇异值分解,每块的最大奇异值经过量化生成恢复水印,每块的奇异值范数二值编码生成认证水印,然后将恢复水印经过置乱加密后嵌入到次低位,认证水印经加密后嵌入到图像块本身的最低位。实验结果表明,双重水印不仅能区分水印被篡改或内容被篡改,并可对内容篡改区域进行2×2图像块的精确定位和近似恢复被篡改的区域,恢复质量较好。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 数字水印的研究意义  9
  1.2 数字水印的研究现状  9-12
    1.2.1 国外数字水印技术的研究现状  9-10
    1.2.2 国内数字水印技术的研究现状  10-12
  1.3 研究的应用领域  12-13
  1.4 本文的研究内容  13-14
  1.5 本文的组织结构  14
  1.6 本章总结  14-15
2 数字水印的基本理论  15-23
  2.1 数字水印的分类  15-17
  2.2 数字水印的基本特征  17-19
  2.3 图像数字水印系统的基本框架  19-21
  2.4 图像数字水印性能的评价指标  21-22
  2.5 本章总结  22-23
3 基于DCT变换和混沌系统的零水印算法  23-42
  3.1 零水印技术  23-24
  3.2 离散余弦变换(DCT)  24-27
    3.2.1 DCT变换的定义  24-26
    3.2.2 DCT变换的特点  26-27
  3.3 混沌基本理论  27-29
    3.3.1 混沌的定义  27-28
    3.3.2 Logistic映射  28-29
  3.4 基于DCT变换和混沌系统的零水印方案  29-33
    3.4.1 水印的构造  30-31
    3.4.2 水印的检测方法  31-33
  3.5 实验结果与分析  33-40
    3.5.1 鲁棒性测试  33-36
    3.5.2 水印图像的均衡性和相似性测试  36-38
    3.5.3 算法安全性和水印容量的分析  38-39
    3.5.4 与其它水印算法实验结果的比较  39-40
    3.5.5 实验结论  40
  3.6 本章总结  40-42
4 基于奇异值分解的自嵌入脆弱水印算法  42-61
  4.1 自嵌入脆弱水印算法  42
  4.2 奇异值分解  42-47
    4.2.1 奇异值分解的概念  43-45
    4.2.2 基于奇异值分解的数字水印算法  45-47
  4.3 水印嵌入位置生成函数  47-49
  4.4 自嵌入水印算法  49-52
    4.4.1 恢复水印和认证水印的嵌入过程  49-50
    4.4.2 篡改检测与恢复过程  50-52
  4.5 性能分析  52-56
    4.5.1 不可见分析  52-53
    4.5.2 虚警概率与漏警概率分析  53
    4.5.3 篡改量与量化值变化的关系  53-56
  4.6 实验结果  56-60
    4.6.1 标准Lena测试图像  56-58
    4.6.2 诗画测试图像  58-59
    4.6.3 随机噪声  59-60
  4.7 本章总结  60-61
5 总结及展望  61-63
  5.1 本文总结  61-62
  5.2 下一步工作展望  62-63
参考文献  63-70
致谢  70-71
附录 攻读学位期间的主要学术成果  71

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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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