分数阶傅里叶全息水印加密方法的研究

【摘要】：随着科技发展的突飞猛进,人们可以用无线电子设备借助互联网获取图像、音频等数字产品,但是,随之产生的数字产品安全也成为了版权持有者亟待解决的问题。在信息安全领域,数字水印技术凭借其良好的隐蔽性和安全性吸引了广大学者的视线,但传统数字水印嵌入信息量少,抵御外界攻击能力有限,为解决这一问题,数字全息水印技术应运而生。全息图在生成过程中会携带加密能力,同时也拥有大量信息,若不做任何操作直接将其进行传输或嵌入处理,会导致网络卡顿、接收延迟、载体图像质量受损等问题。因此,本文从如下几个方面对数字全息水印算法进行研究:(1)传统生成全息图的方法有搭建光学路径法、傅里叶变换法和分数阶傅里叶变换法等,但搭建光学通路过于繁琐,且要将含有图像信息的全息单元逐一曝光后完成全息体视图的打印。傅里叶变换又不能很好地表示非平稳信号的时频局部特性,而分数阶傅里叶可以同时反映信号时频域的信息,得到的全息水印抵御外界攻击性能更稳定。(2)由于鲸鱼算法自身易陷入局部最优,使鲸鱼算法生成的全息图压缩模型压缩率较低,所以引入遗传算法的交叉因子对鲸鱼算法进行优化,并用优化后的鲸鱼遗传算法(GA-WOA)改进小波变换,得到改进后的全息图压缩模型,并与粒子群压缩模型和鲸鱼压缩模型进行对比,在全息水印图像压缩率方面得到显著提升。(3)现有的离散余弦变换与奇异值算法相结合的水印嵌入算法不能很好的抵抗外界施加的几何攻击,而二维分数阶傅里叶变换可以同时在时域和频域上作用于数字全息水印图像,使此问题得到有效解决。因此提出一种基于分数阶傅里叶变换与矩阵奇异值相结合的全息水印算法,以实现抗几何攻击能力更强的数字全息水印嵌入算法。通过离散余弦变换与矩阵奇异值相结合的水印嵌入算法进行比较,本文算法在抵御椒盐噪声、高斯滤波、均值滤波、裁剪攻击以及锐化攻击的能力有显著提高。