基于变换域的图像数字水印算法研究

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一直以来,安全问题都是电子商务难以解决的问题。在解决电子商务安全问题中,普遍采用的是利用加入密码对电子商务中的信息进行加密。但是,由于加入密码后,信息转变成密文在网络中进行传输时,会引起黑客注意,而遭到恶意攻击,从而使得信息遭到破坏。而数字水印技术是在普通的信息载体中加入秘密信息,不会引起黑客的主意,而不会遭到恶意攻击。这就有效的保证了秘密信息的安全。数字水印是将具有特定意义的标记(水印),按照某种给定算法嵌入到多媒体产品中,以实现对该产品的保护和认证,同时不影响该产品的使用质量。它一般具备三个基本特征,即不可见性、鲁棒性及安全性。一般而言,数字水印算法按嵌入域可分为空间域方法和变换域方法。空间域方法比较简单,但这类方法对于极小的改动都很脆弱。在许多情况下,即使由于有损压缩的很小变化也可能使整个隐藏信息丢失。变换域方法是在宿主图像的重要区域嵌入水印,因而比空间域方法能够更好地抵抗压缩、剪切、缩放、滤波等攻击。事实上,这类算法不仅能更好地抵抗各种信号处理操作,而且还能保持对人类感观系统的不可感知性。目前主要有三种变换域方法:离散傅立叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)。本文主要讨论小波域的数字水印算法。主要研究内容如下: ⑴对数字水印技术的研究背景、发展现状及算法现状作了综合性介绍,并对数字水印的基本概念特征、通用模型、分类、主要应用领域、典型算法、水印攻击分析以及系统评测等方面进行了总结和探讨。 ⑵阐述了小波分析理论基础,根据小波变换前后总能量不变这一特点,通过计算与分析得出能量分布规律。 ⑶对小波域数字水印算法作了细致的研究。提出一种基于离散小波变换的数字水印算法,通过比较的方法实现水印信息的嵌入,并实现了水印的盲提取,仿真实验证明该算法的鲁棒性较好。 ⑷借鉴已有的研究成果,提出一种基于混沌的静止图像数字水印算法,使用二维的Arnold变换来置乱水印的嵌入位置。在整幅宿主图像中随机的嵌入水印信号保证水印的安全性。选择在置乱后的宿主图像的第4、第5、第6或第7位上嵌入水印,并实现了水印的盲提取,仿真实验证明该算法的鲁棒性较好。 ⑸通过大量的仿真实验,证明本文算法在保证水印不可见性的同时,对常见的图像处理,如JPEG压缩、噪声、剪切、缩放以及滤波等,均具有较好的鲁棒性。最后,对本文的工作进行了总结,并对数字水印的发展方向作了展望。
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