用于图像认证的可逆数字水印研究

论文摘要

数字水印技术是指基于某种目的在数字多媒体数据(比如图像、视频和文本)中嵌入秘密消息的技术，其中嵌入的秘密消息被称为水印。按照嵌入水印的鲁棒性，可以将水印分为鲁棒水印和脆弱水印，脆弱水印是指对修改非常敏感的水印技术，它能够检测到数据的任何修改，甚至能够确定修改发生的位置，有的脆弱水印还可以恢复修改前的数据。随着互联网的迅速发展，数字多媒体作品比以往更加容易获取、复制和传播。多媒体数据完整性的保护已经成为一个重要的课题。在多媒体信息中，有一类特殊的媒体信息，例如医学图像及用于法律诉讼的图像，这类图像不允许有任何的修改，因为修改可能会引起诊断结果的变化或者导致法律证据的争论。这类图像数据完整性的保护可以通过嵌入水印来实现，但要求水印提取后能完全恢复原始图像，进一步，如果检测出图像受到修改，还需要指出修改的位置。可逆水印就是解决这类特殊问题的一种水印技术。论文重点研究可逆水印，主要有四个方面的工作。第一，通过对可逆水印技术相关文献的研究，分析了可逆水印的基本概念、实现原理；第二，用于图像认证的可逆水印技术由可逆数据嵌入及数据认证两部分组成，论文着重研究了一个用于可逆数据嵌入的DE算法，对该算法进行了可行的简化，并用MATLAB实现了原算法和简化算法，实验证明，使用简化算法嵌入数据可以减小计算量，而且所得的水印图像具有较好的保真度；第三，提出并实现了一种基于简化DE算法的用于图像认证的新可逆水印方案，该方案与现有的大部分可逆水印方案不同，它不用重构图像就可以对图像进行认证，从而降低了计算复杂度；第四，现有的大部分可逆水印方案能对图像实现认证，但对于被篡改的图像却不能指出篡改的位置，论文在前面工作的基础上提出了一个可篡改定位的可逆水印方案，并分别使用私钥和公钥系统实现了该方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 序论
• 1.1 可逆水印研究背景、目的及意义
• 1.2 可逆水印研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文章节安排
• 第2章 脆弱数字水印基础
• 2.1 数字水印的基本框架
• 2.2 脆弱水印的基本框架
• 2.2.1 水印的嵌入
• 2.2.2 水印的提取
• 2.3 脆弱水印基本特征
• 2.4 脆弱水印的分类
• 2.5 脆弱水印的攻击
• 2.6 水印感知性能的评价
• 2.6.1 保真度和质量
• 2.6.2 主观评价
• 2.6.3 客观评价
• 2.7 精确认证
• 2.8 小结
• 第3章 数据认证的密码学基础
• 3.1 哈希函数
• 3.2 MD5算法
• 3.3 消息鉴别码
• 3.4 HMAC算法
• 3.5 RSA数字签名算法
• 3.5.1 RSA算法原理
• 3.5.2 RSA算法描述
• 3.5.3 RSA数字签名
• 3.5.4 RSA算法证明
• 3.5.5 RSA参数选择
• 3.6 小结
• 第4章 一种可逆数据嵌入方案的实现
• 4.1 算法的数学原理
• 4.2 DE可逆数据嵌入方案
• 4.2.1 整数的可逆变换
• 4.2.2 差值的分类
• 4.3 数据嵌入方案
• 4.4 数据提取方案
• 4.5 算法的简化工作
• 4.6 实验结果
• 4.6.1 数据嵌入
• 4.6.2 数据提取
• 4.7 小结
• 第5章 一种可逆水印框架及实现
• 5.1 可逆水印框架
• 5.2 DE可逆水印新方案
• 5.2.1 水印嵌入
• 5.2.2 水印认证及图像恢复
• 5.3 可篡改定位的可逆水印算法
• 5.3.1 水印算法框架图
• 5.3.2 基于块的分层水印
• 5.3.3 实验结果
• 5.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文