几类数字图像水印技术及其应用研究

论文题目: 几类数字图像水印技术及其应用研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机软件与理论

作者: 桑军

导师: 廖晓峰

关键词: 数字图像,数字水印,版权保护,图像认证,人工神经网络,零水印,二元纯位相滤波器

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着互联网络上数字多媒体传播的飞速发展,数字水印作为一种提供数字媒体版权保护、真实性和完整性认证的新颖技术正受到越来越多的关注,针对其开展的研究也越来越深入与广泛。本论文针对用于图像版权保护的稳健水印和用于图像认证的半脆弱水印进行研究。论文的主要贡献是:1、提出了基于人工神经网络的图像版权保护稳健零水印算法。一方面,人工神经网络所具有的自学习和自适应能力可以有效地改善水印性能;另一方面,零水印技术从图像中抽取特征而不是向图像中嵌入水印,在不影响图像质量的同时,较好地实现了图像版权保护。将人工神经网络与零水印技术相结合,在改进水印不可感知性的同时,更好地保证了水印的稳健性。本论文使用多层前向BP网络在图像空域实现了一个简单有效的零水印算法。该算法能够用于自动盗版检测,结合版权认证中心,还可用于版权确认。2、提出了基于人工神经网络的图像真实性和完整性认证半脆弱零水印算法。该算法利用人工神经网络提取图像特征,而不是嵌入额外信息到图像中,不会影响图像质量。所提取的特征能够用于图像认证。此思想与密码学中的数字签名技术存在某种程度上的相似之处。与数字签名不同的是,该算法除了能够进行图像的真实性认证以外,还能够发现是否发生篡改,并指出篡改发生的位置。3、基于二元纯位相滤波器(Binary Phase-Only Filter,简称BPOF)的数字图像水印是一种用于图像真实性认证的半脆弱水印技术。它在图像离散Fourier变换域构造基于二元纯位相滤波器的水印,并嵌入到其相应的幅值位平面中。其优点在于以图像内在特征作为水印,不需要传递大量额外数据,有效地实现了图像自认证。本文在深入研究其算法特点的基础上,提出了采用多幅值位平面、考虑频率特性、结合多幅值位平面及频率特性嵌入水印等多种方法改进原算法性能。对于改进算法进行的仿真实验表明:通过多幅值位平面嵌入水印,可以在不降低或不明显降低水印不可感知性的基础上,明显提高水印检测性能,并在一定程度上改进抗JPEG压缩性能;通过考虑频率特性嵌入水印,可以明显提高水印不可感知性。在水印可检测的频率范围内,显著增强对于JPEG压缩的稳健性;结合多幅值位平面及频率特性嵌入水印则同时具有前两者的优点。改进方法能够很好地平衡水印不可感知性和稳健性之间的矛盾,提供更加可靠的图像认证性能。4、通过Fourier变换幅值位平面嵌入BPOF水印限制了可能使用的水印强度,不利于算法的灵活性和安全性。本文使用加性嵌入、乘性嵌入、量化嵌入等三种方法实现了基于BPOF水印,扩展了水印强度可能的选择范围,增强了算法的安全

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 数字水印相关概念

1.2.1 数字水印的分类

1.2.2 数字图像水印基本要求

1.3 国内外研究现状

1.3.1 数字水印算法基本框架

1.3.2 水印生成

1.3.3 水印嵌入

1.3.4 水印提取/检测

1.3.5 数字水印与通信理论

1.4 本论文主要工作

2 若干预备知识及几类已有数字水印算法分析研究

2.1 人工神经网络及其在数字图像水印技术中的应用

2.1.1 人工神经网络简介

2.1.2 人工神经网络应用于数字图像水印技术

2.2 零水印技术

2.3 二元纯位相滤波器及其在数字图像水印技术中的应用

2.3.1 Fourier 光学中的二元纯位相滤波器

2.3.2 基于二元纯位相滤波器的图像自认证

2.3.3 基于幅值位平面嵌入的二元纯位相滤波器水印性能分析

2.4 基于分块模运算的数字图像水印算法及其性能分析

2.4.1 基于分块模运算数字图像水印算法

2.4.2 基于分块模运算数字图像水印算法性能分析

2.5 本章小结

3 基于人工神经网络的零水印技术研究

3.1 人工神经网络应用于版权保护的稳健零水印技术

3.1.1 算法描述

3.1.2 实验结果

3.1.3 算法讨论

3.2 人工神经网络应用于图像认证的半脆弱零水印技术

3.2.1 算法描述

3.2.2 实验结果

3.3 本章小结

4 基于二元纯位相滤波器的数字图像水印技术研究

4.1 采用多幅值位平面嵌入BPOF 水印

4.1.1 采用多幅值位平面嵌入BPOF 水印算法描述

4.1.2 实验结果及分析

4.2 考虑频率特性嵌入BPOF 水印

4.2.1 考虑频率特性嵌入BPOF 水印算法描述

4.2.2 实验结果及分析

4.3 结合多幅值位平面及频率特性嵌入BPOF 水印

4.4 基于加性嵌入的BPOF 水印

4.4.1 加性水印嵌入算法

4.4.2 考虑频率特性的加性水印嵌入算法

4.5 基于乘性嵌入的BPOF 水印

4.6 基于量化嵌入的BPOF 水印

4.6.1 量化水印嵌入算法

4.6.2 考虑频率特性的量化水印嵌入算法

4.7 本章小结

5 简化的基于分块模运算安全数字图像水印算法研究

5.1 基于分块模运算数字图像水印算法存在的不足

5.2 简化的基于分块模运算的安全数字图像水印算法

5.2.1 算法安全性改进的理论分析

5.2.2 算法描述

5.2.3 实验结果

5.3 进一步讨论

5.4 本章小结

6 全文总结

致谢

参考文献

附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-05

参考文献

[1].数字图像水印若干关键技术研究[D]. 王春鹏.大连理工大学2017
[2].数字图像水印研究[D]. 李晓强.复旦大学2004
[3].抗几何攻击的数字图像水印技术的研究[D]. 李健.南京理工大学2009
[4].数字图像水印技术的若干研究[D]. 黄外斌.浙江大学2009
[5].基于变换域的数字图像水印算法研究[D]. 汪太月.中国地质大学2013
[6].基于VLSI实现的数字图像水印技术研究[D]. 于平平.天津大学2010
[7].分数傅里叶变换在数字图像处理中的应用研究[D]. 杨文涛.华中科技大学2007

几类数字图像水印技术及其应用研究

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