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抗几何攻击的鲁棒数字水印技术的研究

邓铭辉  
【摘要】:近年来,多媒体存储与传输技术的不断进步,尤其是Internet技术的盛行,带动了数字媒体应用的迅猛发展,各种形式的多媒体作品包括图像、视频、音频等得以网络的途径向外发布,这些技术给人们带来了极大的方便,但随之而来的副作用也十分明显,例如任何人都可以通过网络轻而易举地得到他人的原始作品,尤其是数字化的图像、音乐、电影等,甚至有些人不经作者的同意而对原作品任意加以复制、修改,严重地侵害了作者的著作权,因此如何在网络中实施有效的版权保护和解决信息安全的问题,也就成为了一个迫在眉睫的研究课题。 在这种情况下,一种专门解决互联网上多媒体信息安全的技术——数字水印技术诞生了,它将水印嵌入到数字化媒体中,然后通过对它的检测(提取)来对图像的使用情况进行跟踪,从而实现隐藏传输、存储、版权保护等功能。目前数字水印已经成为多媒体版权认证和完整性保护的有效手段。 本文以静止数字图像作为研究对象,根据图像处理理论和水印技术的自身特性出发,深入分析几何攻击对数字水印的鲁棒性影响以及对图像本身的影响,通过理论推导和实验证明寻找到适合于抗几何攻击的图像水印理论与技术,分别利用3D小波变换理论,时频分析理论,DCT变换理论,单向Hash函数加密和Haar正交函数系理论对数字图像水印的抗几何攻击的鲁棒性进行了系统的研究,提出了一些新的理论思想和技术方案,从理论和实践上部分解决了数字水印所面临的几何攻击所导致的鲁棒性差和可检测性差问题,实现了抗几何攻击的鲁棒数字水印技术,主要研究内容如下: 1.对图像任意裁剪、旋转和缩放参数的估计算法的研究 针对几何变换(裁剪、旋转和缩放)对数据同步性的破坏提出几何参数估计算法,进行几何变换图像和原图像的配准,实现水印的可靠检测。利用边缘图像傅立叶变换的旋转不变性和差分相关技术准确估计裁剪图像的倾斜角度,通过二维相关函数计算相对位移,求得裁剪图像在原图像中的位置,从而将裁剪图像与原图像的配准。采用空域差分相关技术准确估计缩放图像的参数,实现与原图像的配准。 2.应用DCT变换和单向Hash函数加密理论的鲁棒水印技术研究 根据离散余弦变换理论和基本单向Hash函数加密提出了一种抗几何攻击的鲁棒数字水印技术,利用单向Hash函数来决定数字水印的嵌入位置与嵌入强度,使水印的嵌入位是伪随机序列,对于未被授权的使用者,很难检


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