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基于内容的数字图像哈希在图像库检索、内容认证以及水印等领域有广泛的应用,近年来得到了高度的关注。图像哈希有两个重要的性质:鲁棒性和安全性,这两个性质是一对矛盾体,往往不能兼顾。目前的研究成果中,几乎没有将两者兼顾得很好的算法。因此,如何得到一个既鲁棒又安全的数字图像哈希一直都是信息安全领域研究的热点及难点问题。
本文从以上研究背景出发,旨在提出一种应用于认证领域的新颖数字图像哈希算法,使哈希在保持一定鲁棒性的基础上能大大提高安全性。论文主要完成了以下工作:
1.翻阅大量关于数字图像哈希的文献、资料,并分析文献算法性能的优缺点。认真研究文献[1]和[2]的算法,并在[1]的算法中受到启发,提出了本文算法。
2.得到算法策略。在文献[1]的基础上,根据图像相位信息的敏感性,提出了一种以某种方式结合图像幅度信息和相位信息得到新特征矩阵,并在此特征矩阵中提取图像哈希的方法。此方法完全避免了仅使用幅度信息作为特征提取哈希而造成的安全漏洞,有利于抵抗各类攻击。此外,为了进一步提高安全性,算法巧妙地引入了伪随机机制。本文的创新点主要集中在新特征矩阵形成阶段。
3.分析本算法的区分性、安全性和鲁棒性。论文使用大量的图像进行性能测试。通过大量的实验表明,本算法具有优异的区分性。在安全性上,本文采用了三种不同类型的攻击方法进行分析,实验结果显示了论文算法的安全性得到了很大提高,且优于其它一些算法。实验最后显示了算法对JPEG压缩、加噪等操作具有良好的鲁棒性。但是,对一些扰动较大的变换操作,如剪切、旋转、拉伸,算法的鲁棒性不够理想。