数字图像水印算法的研究

数字水印技术属于信息安全的范畴,是信息隐藏的一个分支。数字图像水印算法是数字水印技术研究的一个方面,具有极大的理论研究价值和应用前景,是目前学术研究的一个热点。 本文介绍了数字水印技术的产生背景及应用,讨论了国内外研究现状,着重介绍了数字水印系统的基本概念和各部分相关知识,包括水印的嵌入/提取算法原理、水印的性能评价、水印的常见攻击等,讨论了图像水印各类典型算法,从而得出结论:空(时)域水印算法简单,水印容易恢复,但其稳健性较差;频率域水印算法的嵌入位置很关键,不但决定着水印算法透明性还决定水印信号的提取和恢复,因此水印的嵌入容量就因频带的选择受到极大的限制;小波域水印算法既不具有位移不变性也不具备旋转不变性,但图像的小波变换系数既能提供空间信息又能提供频域信息,多用于设计易碎性水印;分形水印算法主要是改变图像的空间特性实现起来较为复杂;倒谱域水印算法提出的较晚,主要是应用于音频信号,但水印嵌入位置不受频带限制的优点为水印技术开拓了新的发展天地。 在此结论基础上,本文第三四章详细论述了作者所提出的两种倒谱域静止数字图像水印算法:基于一维倒谱变换的数字图像水印和基于二维倒谱变换的数字水印,后者是在前者的基础上进一步研究所提出的。 本文提出的倒谱域数字水印算法,与先前的算法相比: 1. 由于水印嵌入不受频带选择的限制,增大了水印嵌入容量,使得所嵌入的水印可以是有意义的图像而不是水印序列,同时算法中采用对图像分块操作后,也没有产生块效应。 2. 算法分别结合混沌加密系统和置乱变换对水印图像进行预处理,增强了水印图像的保密性,提高了算法的透明性和鲁棒性。 3. 算法在JPEG 压缩、旋转、加噪等方面抗攻击能力得到了提高。作者采用不同图像对提出的两种新算法进行了大量的计算机模拟实验,仿真结果表明了所提出的算法对常见的攻击具有较强的鲁棒性。