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图像脆弱水印算法研究

门秋晨  
【摘要】: 数字图像作为网络时代信息传播的主要媒介之一,发挥着极为重要的作用。由于当今网络前所未有的开放性和计算机的日益强大的处理功能,使得攻击者很容易地对数字图像进行恶意篡改,导致人们不能正确判断图像是否真实,从而做出错误的决定或产生不良的后果。图像脆弱水印技术可以很好地解决这一问题,在鉴别图像内容完整性和真实性的同时也可以实现篡改定位和篡改恢复。 在图像脆弱水印技术中,算法安全性、定位精度和篡改恢复效果是主要的研究方向。本文以BMP格式图像为研究对象,提出一种安全的自嵌入水印算法。利用安全Hash函数,通过三个密钥的控制对图像中每个子块的恢复水印进行伪随机嵌入。该算法的三个密钥可以是字母与数字的组合,且其长度不受限制,理论上密钥空间是无限大的,提高了算法的安全性。由整数DCT变换系数生成的恢复水印可以对篡改区域进行较好的恢复。 另外,本文对现有的基于脆弱水印的图像认证算法的安全性进行了分析,根据该算法的安全性漏洞实施攻击:在对含水印图像进行内容篡改后,伪造篡改区域内的4×4、2×2分块的篡改定位水印并根据嵌入算法进行水印嵌入,导致该算法无法实现精确地篡改定位。随后本文对该算法进行了改进。通过密钥的控制,利用Hash函数分别将图像中每个4×4、2×2块的篡改定位水印嵌入到它的偏移子块中。在没有获得密钥的情况下,攻击者无法在篡改图像内容的同时嵌入伪造的篡改定位水印。此外,在保证水印不可见的前提下,将基于图像内容的恢复水印嵌入到图像中,当检测到图像内容被篡改时可以利用恢复水印对篡改区域进行近似恢复,使得算法的功能更加完善。


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