毕业论文——基于离散小波变换的数字图像水印
15页1、基于离散小波变换的数字图像水印摘要:数字水印技术是新近流行的一个研究课题,本文针对数字水印技术提出了一些方法,在离散小波变换(DWT)域的基础上通过嵌入数字水印来修改其频率系数。首先,介绍了数字水印技术的应用进展;之后,从Pitas的方法和丢弃他的伪随机数的方法,作者使用数字图像加扰技术作为数字水印的预处理;然后作者讨论了如何嵌入一个比特数字图像频域水印。最后一个数字水印方法是使用3-D 离散小波变换(DWT)一个给定的数字图像。根据大量实验,结果表明,提出的方法在很大程度上具有很强的鲁棒性。关键词:离散小波变换,数字图像水印,数字图像加扰1 引言数字水印技术是众所周知的。其最早的用途是记录制造商的商标的产品,因此真实性十分明确,不会降低商品的美学和实用价值。最近,出现了许多电子出版物,如数字音频、图像、音乐和视频。由于它们可以很容易、准确地实现传输和存储,因此成为信息交流的必要手段。然而,另一方面,因为比较方便,他们可以同时被复制或非法拷贝很多次,以至于对那些产品所有者造成了很大的伤害。为了保护这些电子出版物的正确性和所有权,数字水印(隐藏版权信息)和数字指纹(隐藏的序列号)最近已成
2、为一个非常重要的研究话题。一般来说,后者有助于识别版权侵犯,而前者可以起诉他们。水印的一般模型和检测如图1所示。其中,虚线部分是可选的。图1 数字水印的一般流程图如图所示,在原始图像的反攻击能力和需求的水印检测过程中,我们可以将水印进行以下分类:可见的和不可见的,脆弱的和鲁棒的,依赖的和独立的,不同类型的水印适用于不同的应用领域。在本文中,我们将主要介绍不可见的、鲁棒的、依赖和独立的数字水印技术。根据合作领域的不同,数字图像水印技术大致可分为两种类型:空间域和频域。LSB(最低有效位)方法是典型的空间域算法2,3,这种方法的原理是:在图像点中的最低有效像素位上嵌入水印以改变其灰度,基本上,所嵌入的水印很难被察觉,因为它们对人类视觉系统(HVS)影响不大。虽然对HVS结果是完美的,但其基本原理的局限性导致这种算法的鲁棒性较差,对多种攻击,如:有损压缩、量化、其他图像处理或攻击等的抵抗力较差。1995年,Cox提出了另一种典型的算法在频域传播的光谱方法4-6。该算法的基本原理是基于时频分析,扩展频谱测量,修改一个给定的数字图像在频域的系数,然后将水印嵌入其中。这种方法很好地利用人类视觉系统
3、(HVS)的特性,在进行某些调制后,将水印信息嵌入到数字图像的最重要的组件,这样可以抵抗多种图像处理和可能发生的攻击。最近,随着人们数字水印技术的关注迅速提升,许多学者提出一些不同的方法7-14。针对静态图像压缩标准JPEG(联合摄影专家组)15,Barni和Piva16,17,黄18,许19,唐22提出了一些基于离散余弦变换(DCT)的重要研究。对于受欢迎的视频压缩标准MPEG(运动图像专家组)23和H.26324,Dittmann25提出了两种适合用于空间域和频率域的算法。夏26和曾27,28,提出了一种基于离散小波变换(DWT)的算法,朱29提出了从一个角度编码的方法。Pitas13,30-32提出了一种基于统计的方法和混乱的新型观点,Wolfgang8,33和Schyndel34定义了m序列,并给出了他们的结果。瞿35提出了从图着色问题的有趣方法。Kankanhalli36提出了一种和计算机视觉相关基于内容的方法。在计算机图形学中,Praun37 在SIGGRAPH99 会议上,提出了嵌入水印的三维网格模型。Ohbuchi38也做了一些类似的工作。Maes提出了一种基于几何变换
4、的方法39;Paute40给出了基于分形压缩的结果。此外,Petitcolas1,41,42,Barnett43,Scott44也给出了一些水印的攻击方法。他们对于鲁棒数字水印的研究是非常重要和必要的。中国研究人员也在同一时间做了很多工作45-52。我们已经介绍了一些数字图像和视频水印的发展。我们也应该注意到,许多早期的有关纯文本的研究。如:Maxemchuk53在1995年从AT&T贝尔实验室得出了他的纯文本水印的结果。他的方法的主要原则是修改整个文档中单词之间的空格数量。此外,MP3Stego54提出了一种在MPEG音频的第三级上隐藏信息的方法55。目前,一些实用的产品和国际协议已经被建立。例如,Adob系统将水印信息嵌入到Adobe Photoshop 4.0中;Digimarc有限公司也开发了一些类似的工作;NEC研究院(美国)生产了老虎马克数据刀片;Informix软件公司也将数字水印应用于其数据库管理系统INFORMIX-Universal服务器中;而且即将到来的JPEG2000也在收集相关的水印方案。数字水印是一种新近流行的研究主题,本文针对此提出了一些方法,即在修改DW
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