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基于差值扩展的彩色图像可逆水印

魏亮  
【摘要】:随着国际互联网络的不断普及,数字产品的非法获取和拷贝问题变得越来越严重。随之,数字产品的版权和完整性保护也逐渐为人们所重视。较成熟的方案是用密码学来保障多媒体信息安全,然而密码学是通过数字签名的方式来实现版权保护,需要附带额外的验证信息,具有一定的局限性。数字水印则是直接在数字载体中嵌入一些认证信息,并不影响载体的使用价值,嵌入的信息可以被版权拥有方用来识别数字载体的合法性,被广泛地应用在数字媒体的版权保护、篡改检测、篡改定位和内容认证中。 有一些数字信息,如医学上的数字医疗图像和用于法律证据的多媒体信息,轻微地修改都可能导致严重的后果。这类图像就需要能提取出水印信息的同时能完整地恢复出原始图像—可逆数字水印。彩色图像已经成为主流的当代,基于灰度图像的可逆水印已经无法满足人们需求,因此,本文着重于研究彩色图像的可逆水印技术。 本文首先介绍了数字水印研究的背景、意义和国内外研究现状。然后对数字水印基础理论做了相关综述,并介绍了可逆水印的特性以及针对可逆水印的攻击方法和性能评估指标。 其次,阐述了数字图像储存方法和图像可逆水印算法的两个主要种类,介绍了差值扩展和预测误差扩展两种灰度图像的可逆水印算法。 随后,分析彩色图像的相关性,并结合两种灰度图像水印算法,提出一种彩色图像可逆水印算法。该算法利用彩色图像的相关性获得小而集中的差值,结合直方图平移在直方图正负半轴的峰值中嵌入数据,并利用直方图中的0点减少平移量。通过预先调整像素值的方法避免溢出,并用少量调整信息标识调整像素,取代了定位图。实验结果表明,该算法能充分地利用彩色图像色彩分量间的相关性,在保证图像质量的同时,提供较高的嵌入容量,与已知的可逆水印算法比较,在综合性能上有明显的优势。 最后,对本文提出算法的不足做了分析,并讨论了可逆水印未来的发展趋势。


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