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小波分解在信息隐藏应用中的研究

龙志祎  
【摘要】: 多媒体数字水印技术是信息隐藏技术研究的热点,是目前信息安全领域内的一个前沿课题。本文在详细分析了信息隐藏技术的特点和需求的基础上,从信息隐藏技术的应用角度出发,探讨了一种新的脆弱水印算法。重点研究用脆弱水印技术实现静态图像认证(image authentication)的问题。与以往大多数把水印信息隐藏在信号空域中的脆弱水印不同,本文采用适当的量化方法,通过量化图像离散小波变换后的小波系数,把水印信号嵌入图像的离散小波域中。小波变换具有良好的空间频率特性,使水印后图像既能提供水印信号的空间位置特性又能提供水印信号的频率分布特性。水印的空间位置使其能辨别图像受到干涉的位置,而水印的全局分散特性使水印对于整幅图像的大范围扭曲变形很敏感,所以此方法能检测出图像局部空域是否改变以及图像某一频率成分是否改变,从而达到图像认证的目的。 本文首先应用统计学知识从理论上对此方法的可行性进行了证明,表明利用此方法对图像进行成功认证的可信度非常高,然后从实验角度对此算法的不可见性和易脆性进行了分析。实验结果表明,这种脆弱水印算法不仅具有很好的不可见性,而且具有极高的易脆性,对常见的图像处理操作具有非常强的敏感性。即:只要通过对易脆水印进行相关提取操作,根据本文所定义的相关系数和门限值计算公式就能鉴定出图像是否受到改变,而且图像每一部分的频率成分是否受到改变也能够很清晰地反映。为进一步说明被改变的图像是否还有使用价值,本文通过分析大量的实验数据,给出了对图像进行常规JPEG压缩时的相关系数的范围值,以及图像受到线性或非线性几何处理时的相关系数的范围值,根据这个标准很容易把图像受到高质量JPEG有损压缩、对图像的局部攻击、其它恶意的对图像全局攻击区分开,继而进一步判断图像是否还有实际的使用价值,以达到图像鉴定的目的。 本文的研究内容属于国际相关领域的前沿课题,具有重要的理论意义和应用前景,所给出的方法与实验结果对水印的进一步研究,进而开发相关软件有重要的参考价值。


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