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图像数字水印理论与技术研究

庞晓红  
【摘要】:随着数字多媒体技术的发展,数字水印技术已经成为数字版权保护领域研究的一个热点问题。数字水印技术是将特定的信息嵌入到数字媒体中,从而保护数字媒体的安全。数字水印技术的应用除了版权保护,还包括内容认证、隐蔽通信和数据嵌入等等很多方面。在这些应用中,水印被嵌入到宿主数据中,这种嵌入应该是不可见的,并且对于含水印数据的各种可能的操作具有鲁棒性。也就是说从失真变形的含水印数据中仍能够可靠地将水印提取出来。开发鲁棒性的数字水印技术是水印领域研究的热点和难点,也是数字水印技术真正实现广泛的商业化应用必须解决的一个课题。 本文以静止数字图像水印作为研究对象,对整个数字水印技术进行了系统性的研究。对数字水印的嵌入方法、检测方法、水印的构造方法进行了深入研究;对影响数字水印设计方法有效性的系统指标,如检测器的统计特性、水印容量等问题,运用通信理论和信号检测知识进行了理论分析。 着重对频域数字水印技术进行研究,致力于鲁棒性的数字水印方法设计。提出一种基于HVS特性的DCT域图像自适应盲水印算法。将HVS对于图像感知的三个主要特征:背景照度特性、频率掩蔽(masking)特性和纹理掩蔽特性,进行量化处理,形成三个掩蔽因子:背景照度掩蔽因子、频率掩蔽因子和纹理掩蔽因子,作为控制水印嵌入的权值。这三个掩蔽因子是和分块DCT系数结合在一起的,根据图像的局部区域特征计算掩蔽因子,使其达到图像自适应性。 对于抗几何攻击的数字水印方法,本文提出了一种新的鲁棒性大容量数字水印方法。此方法将水印嵌入在图像边缘的DFT幅值中,同时保持图像的平滑区域不变,从而使保真度得到提高。此方法可将2304bits的信息嵌入到512×512大小的图像中。试验结果表明本文提出的方法可以在提高水印嵌入容量、深度的同时保持很高的保真度。此方法采用半盲水印检测技术,利用原始图像的边缘信息图作为检测器的边带信息(side information),这大大减


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