小波域数字图像水印技术研究

论文摘要

小波变换具有良好的时频局部特性,小波域水印有比其它频域水印更多的优点,可以很好地控制水印的嵌入位置和强度;控制水印在载体中的分布;更好地解决鲁棒性和不可见性之间的矛盾。因而,小波变换在数字图像水印技术中得到了广泛地应用。本文主要研究数字图像的小波域有意义水印技术,在小波基的选择、小波域灰度级水印、结合图像小波编码的标志符水印等方面展开研究。首先,在简要介绍小波理论的基础上,结合已有的研究成果,针对在小波域低频带和高频带重要系数中采用加性公式嵌入水印这一常见的水印方案,对小波基的选择评估问题进行了探讨。噪声攻击、滤波攻击和JPEG压缩攻击三个方面的仿真实验表明:双正交小波较其它小波差,D9小波、D4和Haar小波的稳健性相对好一些,在小波域数字图像水印算法的设计中,具有一定的参考意义。其次,针对灰度级水印嵌入信息量大,如何提高灰度级水印的稳健性和不可见性的问题,提出了一种小波域灰度级水印算法。该算法充分利用人类视觉系统(HVS)的掩盖效应,在同一系数中重复嵌入水印比特,增大了嵌入容量,并从理论上给予了证明。实验表明该水印算法具有良好的稳健性和不可见性,具有实际应用的价值。最后,结合图像嵌入式小波编码算法(EZW、SPIHT、JPEG2000),提出了一种标志符水印算法,创造性地把水印的嵌入与小波编码过程中的比特平面编码相结合,从而算法具有嵌入式特性,水印信号或图像的重构具有质量可扩展性。仿真实验中,从伪随机序列水印和二值图像水印两个方面验证了算法的有效性,即使在低码率下,也能检测到水印信号的存在和提取到质量较好的水印图像,对于常规的攻击,同样表现出良好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 小波域数字图像水印技术研究目的和意义
• 1.2 小波域数字图像水印技术研究背景和进展
• 1.3 本文主要研究工作和论文内容组织
• 第2章 数字图像水印技术基本理论
• 2.1 数字水印系统框架模型
• 2.1.1 数字水印生成
• 2.1.2 数字水印嵌入
• 2.1.3 数字水印检测
• 2.2 数字水印的性能评估
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印攻击方法与对策
• 2.5 本章小结
• 第3章 小波变换理论及图像水印小波基
• 3.1 一维小波变换分析
• 3.2 小波多分辨率分析
• 3.3 图像小波变换分析
• 3.4 数字水印技术中的小波变换分析
• 3.4.1 常见小波基介绍
• 3.4.2 小波基的选择评估
• 3.5 本章小结
• 第4章 小波域灰度级水印算法研究
• 4.1 图像小波域临界可见误差门限（JND）
• 4.2 已有算法分析
• 4.3 一种小波域灰度级水印算法
• 4.3.1 灰度水印图像预处理
• 4.3.2 水印嵌入算法
• 4.3.3 水印提取与检测
• 4.3.4 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 一种结合图像小波变换编码的水印算法
• 5.1 图像小波编码技术
• 5.2 水印嵌入
• 5.3 水印提取与检测
• 5.4 伪随机水印实验
• 5.5 图像水印实验
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文