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光学信息处理技术在信息隐藏和数字水印中的应用研究

孙云峰  
【摘要】: 本文研究和讨论了光学信息处理技术在信息隐藏和数字水印中的应用。通过对传统的G-S算法进行改进,生成特殊的相位模板,并且在此基础上提出了一种可实现盲检测的相位密钥型傅立叶计算全息数字水印方法;通过选择特定的颜色空间和设计了相应的定位-校正程序,实现了一种适用于打印-扫描操作的彩色图像数字水印系统;将角分复用技术和傅立叶计算全息数字水印技术相结合,在实现水印信息的大信息量嵌入的同时进行多重加密,水印内容包含了彩色图像、经过编码后文本文件等格式的数据。基于不同数据格式的水印信息我们设计了不同的光学实现模型,并且通过计算机模拟证明了这些模型的可行性。 本文具体内容包括以下几个方面: 1.对传统的G-S迭代算法进行了改进,在新的G-S迭代算法中,迭代过程中在傅立叶频域内对相位模板的振幅和相位都不做约束,而仅仅限制其频谱的构成成分,从而迭代出满足条件的相位模板。该相位模板的特点是其空域是仅相位的二维分布,而其傅立叶频域的分布则是一系列不同强度和坐标的δ函数。 2.提出了一种可实现盲检测的相位密钥型傅立叶计算全息数字水印方法。通过在参考光中加入上面提到的相位密钥,能够避免在提取过程中宿主图像的频谱和水印共轭像对水印图像提取产生的干扰,在提高水印方法的加密性的同时保证了盲检测情况下水印提取质量。我们对方法的加密性能进行了测试,在未知相位密钥的情况下很难提取到水印信息,同时对该方法的抗剪切性和噪声鲁棒性也进行了测试。 3.设计了一种针对于彩色图像印刷防伪的数字水印系统。将傅立叶计算全息数字水印技术应用于彩色图像印刷防伪,实现了彩色印刷图像的水印嵌入和盲检测,在实验上测试了该方法对不同宿主图像的普适性和对攻击的鲁棒性。针对于该水印方法我们设计了相应的提取程序,解决了图像在打印—扫描过程中产生的旋转、缩放、定位困难的问题,保证了傅立叶计算全息数字水印提取的顺利进行。 4.将角分复用技术和傅立叶计算全息数字水印技术相结合,可以在实现水印信息的大信息量嵌入的同时进行多重加密,通过编码方法对水印内容进行了进一步扩充,水印内容包含了图像、经过编码后压缩文件等各种格式的文件。 5.针对于角分复用傅立叶计算全息数字水印方法,对于不同的水印内容设计了相应光学实现模型,并且通过计算机模拟证明了模型的可行性。


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