基于小波变换的二值图像数字水印算法研究与实现

论文摘要

随着电子商务和电子政务的不断发展,越来越多的数字产品以二值图像的形式在网络中存在及传播,比如专利证件、机要文件、支票等的扫描件,为这些具有重要价值的二值图像提供版权及完整性保护等也变得日趋重要和紧迫。然而,现有的水印算法都只是针对某一种或某一类相似应用背景所提出的。特别是现有的图像水印算法主要都是针对灰度及彩色图像而提出的,它们并未考虑二值图像视觉冗余较少,嵌入容量有限等特点,所以现有的水印算法大多都无法直接应用于二值图像。因此,对二值图像数字水印技术进行深入研究,为其提供版权及完整性等安全保护是十分必要的。本文首先对数字水印技术的研究现状及进展做了深入研究,并对典型的二值图像水印算法做了分析和比较,为后面的工作打下了基础。为了提高水印信息的安全性,本文基于对Logistic映射和仿射变换等水印预处理技术的介绍和分析,提出了一种安全性更高的基于混沌加密和置乱技术的水印信息预处理算法。攻击者若不知道所采用的旋转矩阵和产生Logistic序列所用的初值,是不可能破解水印信息的具体内容。与此同时,本文通过对小波变换基本理论在数字水印领域中的应用进行分析,并依据面向数字水印技术的小波基及嵌入位置的选择原则等,最终确定了采用Zig-Zag扫描算法来选取宿主图像小波域中频系数作为水印信息的嵌入位置。为了进一步提高水印算法的鲁棒性,本文根据水印图像中的0、1像素分布情况来设置调节参数对水印的嵌入过程进行调节,进而提出了一种性能更加优良的小波域二值图像水印算法。实验证明该算法的确具有较高的不可见性、安全性和鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题需求背景及意义
• 1.2 数字水印技术的研究现状及进展
• 1.3 本文组织结构
• 第2章 二值图像数字水印技术
• 2.1 二值图像水印技术的特殊性及难点
• 2.2 典型的二值图像水印算法
• 2.2.1 像素游程修改法
• 2.2.2 结构微调法
• 2.2.3 图像特征修改法
• 2.2.4 基于图像分块的方法
• 2.2.5 基于频域的水印算法
• 2.2.6 半色调图像水印算法
• 2.3 本章小结
• 第3章 小波变换在图像处理及数字水印中的应用
• 3.1 小波变换基本理论概述
• 3.1.1 小波及连续小波变换
• 3.1.2 离散小波变换
• 3.1.3 多分辨率分析
• 3.1.4 小波变换的优点
• 3.2 常用小波基介绍及其选择
• 3.2.1 常用小波基介绍
• 3.2.2 小波基的选择
• 3.3 图像的二维小波分解与重构
• 3.3.1 图像的小波分解
• 3.3.2 图像的重构
• 3.4 小波域图像水印嵌入位置的选取
• 第4章 水印信息预处理
• 4.1 混沌加密预处理
• 4.2 置乱预处理
• 4.3 新的基于仿射变换和Logistic 映射的水印预处理算法
• 4.4 实验结果
• 第5章 基于小波变换的二值图像水印算法
• 5.1 水印嵌入及提取算法
• 5.1.1 水印嵌入算法
• 5.1.2 水印提取算法
• 5.2 实验结果及算法分析
• 第6章 总结与研究展望
• 6.1 本文内容总结
• 6.2 未来研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 核心算法Matlab 源代码
• 附录 B 攻读学位期间所发表的学术论文目录