图像数字水印算法的研究

论文摘要

随着计算机的普及和Internet的广泛使用，数字音响制品以及其它电子出版物的传播和交易变得越来越便捷，但随之而来的侵权和盗版活动也呈日益猖獗之势。数字水印是实现版权保护的有效办法，已经被广泛应用于授权认证，版权保护，指纹识别和数字签名等许多方面。本文主要研究数字图像的水印嵌入算法及算法的安全性和鲁棒性的分析。本文的主要研究工作和取得主要成果如下： 1．针对数字图像的版权保护问题，提出一种基于特征空间分解的非对称数字水印方法，即首先通过对数字图像的特征空间的进行分解，将水印嵌入到最少受图像改变影响的子空间中，因而使得嵌入的水印具有鲁棒性，同时，由于嵌入水印的矩阵（密钥）与提取水印的矩阵（公钥）不同，我们可以公开除了密钥外所有其他所有的信息。并且通过对水印嵌入的特征子空间的选取进行了限制，因此我们提出的水印方法具有高的检测概率和安全性，低的虚警概率。仿真得到的各种攻击实验结果，都表明了基于特征空间分解的非对称水印方法具有良好的鲁棒性。 2．在统计意义最优的基础上，提出了一种非对称盲提取的数字水印算法。统计最优中的最小均方误差是通过对特征空间的选取，将水印嵌入到最少受图像操作的亚空间，从而使得由图像操作带来的误差均方最小；而且通过对公钥的构造，使得公钥与误差矢量正交，从而实现了无偏。同时，由于嵌入水印的矩阵（密钥）与提取水印的矩阵（公钥）不同，我们可以公开除了密钥外所有其他所有的信息，而且可以盲提取。因此我们提出的水印方法具有高的检测概率和安全性，低的虚警概率。仿真得到的各种攻击实验结果，都表明了基于最优统计意义下的数字水印方法具有良好的鲁棒性。 3．针对基于奇异值分解（SVD-Based）数字水印方法的安全性问题，进行了详细的分析并且给出了改进方法。水印通过SVD—Based方法嵌入到图像中，可以用不同的密钥从这幅图像中提取出不同的数字水印，即提取的水印不同于嵌入的水印。因此，基于SVD—Based的数字水印嵌入方式存在着安全性问题。为克服原SVD算法中的问题，对SVD—Based进行了改进。消除可以

论文目录

第1章绪论

1.1 引言

1.2 数字水印的研究现状及发展前景

1.2.1 数字水印的研究现状

1.2.2 数字水印技术的应用前景

1.3 论文主要研究内容

1.4 本论文的章节安排

第2章数字水印的算法分析

2.1 引言

2.2 空域数字水印技术

2.2.1 最低有效位算法（LSB）

2.2.2 Patchwork 算法

2.3 变换域数字水印技术

2.3.1 离散余弦变换（DCT）域

2.3.2 离散小波变换（DWT）域

2.4 NEC水印算法

2.5 各类水印算法的比较

2.6 数字水印的评价标准

2.7 本章小结

第3章一种基于特征空间分解的非对称水印方法

3.1 引言

3.2 算法所涉及的数学部分

3.3 非对称数字水印算法

3.3.1 水印的嵌入和提取

3.3.2 检测概率和虚警概率

2的选取注意事项'>3.3.3 U₂的选取注意事项

3.4 安全分析

3.4.1 Projection攻击

3.4.2 拷贝攻击

3.4.3 Oracle 攻击和掩蔽攻击

3.5 算法鲁棒性能分析

3.6 仿真试验

3.7 本章小结

第4章基于最有统计意义下的数字水印算法研究

4.1 引言

4.2 算法的构造思想

4.2.1 统计意义下误差与水印空间正交的实现

4.2.2 统计意义下最小均方误差的实现

4.2.3 非对称提取和嵌入水印的构造

4.2.4 盲提取水印的构造

4.3 算法所涉及的线性代数

4.3.1 行满秩和列满秩矩阵的酉矩阵存在性的证明

4.3.2 矩阵行列展开定理的介绍

4.3.3 行满秩和列满秩矩阵的构造

4.4 基于最有统计意义下的数字水印算法

4.4.1 水印的嵌入和提取

4.4.2 检测概率和虚警概率

4.5 算法的安全性分析

4.5.1 Projection攻击

4.5.2 拷贝攻击

4.5.3 Oracle 攻击

4.5.4 掩蔽攻击（Mask）和嵌入多重水印攻击

4.5.5 密钥安全分析

4.6 算法鲁棒性分析

4.7 仿真试验

4.7.1 算法的实现

4.7.2 实验结果

4.8 本章小结

第5章 SVD-Based数字水印安全性的分析与改进

5.1 引言

5.2 SVD分解

5.3 SVD-BASED数字水印算法简介

5.4 SVD-BASED数字水印算法的分析

5.5 SVD-BASED数字水印算法的改进

5.6 实验与仿真

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

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