基于變換域的數(shù)字水印算法研究

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1、上海交通大學(xué)學(xué)位論文基于變換域的數(shù)字水印算法研究摘要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅猛發(fā)展，人們的日常生活與工作越來(lái)越趨于數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。大量私有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳播、網(wǎng)絡(luò)交易的日益風(fēng)行，使傳統(tǒng)的版權(quán)保護(hù)手段和數(shù)據(jù)安全技術(shù)面臨極大的挑戰(zhàn)和某些難以克服的困難。數(shù)字水印技術(shù)正是在這樣一種背景下產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的。數(shù)字水印技術(shù)是通過(guò)特定的算法將版權(quán)信息嵌入到多媒體數(shù)據(jù)中，且不影響原媒體的使用價(jià)值，通過(guò)專(zhuān)用的檢測(cè)器可以提取這些嵌入的信息，從而實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)、篡改檢測(cè)等應(yīng)用。數(shù)字水印技術(shù)自20世紀(jì)90年代提出至今，已經(jīng)引起了許多學(xué)者和商業(yè)團(tuán)體的廣泛關(guān)注，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱門(mén)課

2、題之一。1994年，VanSchyndel等在ICIP'94上發(fā)表了“Adigitalwatermark”的文章，這是第一篇在重要會(huì)議上發(fā)表的關(guān)于數(shù)字水印的文章。它也是一篇基于空間域的水印文章，此后若干基于空間域的水印算法相繼出現(xiàn)，但是空域法普遍存在著可嵌入水印的能量不好控制、魯棒性差等缺點(diǎn)，因此人們逐漸將水印的嵌入和檢測(cè)轉(zhuǎn)到變換域上進(jìn)行。所以本文的主要工作是研究基于變換域的數(shù)字水印算法。本文以數(shù)字圖像為研究對(duì)象，首先介紹了數(shù)字水印的基本原理、特征、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等基本問(wèn)題，分析了當(dāng)前的主流算法：基于DCT域V上海交通大學(xué)學(xué)位論文和DWT域的數(shù)字水印算法。最后，

3、本文對(duì)脊波理論進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并將其運(yùn)用到數(shù)字水印技術(shù)中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于脊波變換的數(shù)字水印算法。本文利用人類(lèi)視覺(jué)特性，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于DCT變換域的數(shù)字水印算法，該算法依據(jù)人眼的視覺(jué)特性，通過(guò)修改部分中頻系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)水印的嵌入，并且在水印檢測(cè)時(shí)不需要原始圖像的參與，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該水印算法具有較強(qiáng)的魯棒性。小波變換的多分辨多尺度的分析能力，使它成為一個(gè)很好的分析圖像的工具。本文利用小波的這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于小波變換的數(shù)字水印算法，該算法將水印信息嵌入到圖像小波變換后最高層的低頻近似系數(shù)中。實(shí)驗(yàn)表明該算法在抗JPEG壓縮、噪聲、濾波等攻擊中

4、都有很強(qiáng)的魯棒性。同時(shí)本文詳細(xì)介紹了脊波變換的相關(guān)理論知識(shí)，并將其運(yùn)用到數(shù)字水印技術(shù)中。脊波變換是針對(duì)小波變換的不足而提出的一種新的圖像分析算法，近幾年中在圖像去噪的研究方面上表現(xiàn)出很強(qiáng)的能力。本文結(jié)合脊波變換的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于脊波變換的數(shù)字水印算法。實(shí)驗(yàn)表明該算法也具有較強(qiáng)的魯棒性?？偟膩?lái)說(shuō)這三種算法各有所長(zhǎng)，在抗JPEG壓縮攻擊方面DWT域和DCT域的算法具有很強(qiáng)的魯棒性，但是從抗噪聲的方面去考慮，脊波域算法的魯棒性更強(qiáng)些。關(guān)鍵詞：數(shù)字水印、DCT、DWT、脊波變換VI上海交通大學(xué)學(xué)位論文RESEARCHONTHEALGORITHMOFDIG

5、ITALWATERMARKBASEDONTRANSFORMATIONDOMAINABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputerandnetwork,thedailylifeandworkofhumanbeingsarebecomingdigitalizedandnetworked.AlargenumberofprivatedataaretransformedintheInternet,andelectricalcommerceismoreandmorepopular.Allthesechallengethetraditi

6、onalmethodofcopyrightprotectionandtechnologyofdatasecurity.Inthisbackground,digitalwatermarkingisdevelopedgradually.Digitalwatermarkingtechniqueisaneffectiveprotectiontechnique,whichembedscopyrightinformationintomultimediaproductsinordertoauthenticatetheownershiportransmittotheava

7、ilableinformation.Thistechniquecanbetracedbacktoasfarasearly1990’s.Sincethen,ithasdrawnextensiveattentionfrombothacademicandcommercialcommunities.In1994,VanSchyndelpublishedthepaper“Adigitalwatermark”atICIP'94.thispaperisalsobasedonspecialdomain,sincethenseveralarithmetichadbeenpu

8、tforwardbasedonthatdomain,butbase