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数字水印技术作为数字产品知识产权保护的重要课题,得到了越来越多的关注和推广,并成为国内外研究的热点。数字水印技术是将一些代表数字载体归属的标识信息(水印信息Digital Watermarking)直接或间接地嵌入载体中,既不影响载体的使用价值也不容易被他人所察觉,当产生版权纠纷时根据所有者的需要随时将水印提取出来用以证明产品的归属。
本文通过对认证水印和恢复水印技术的研究,给出了三种半脆弱水印算法,并分别从各种不同的角度分析了现有算法的不足,在此基础上建立了基于信道编码和人类视觉系统的半脆弱水印算法、基于斜变换的彩色图像半脆弱水印算法,并通过仿真实验论证了算法的合理性。
本文的研究工作主要包括以下几个方面:
1系统地研究了数字水印理论,简要介绍了数字水印的发展简史、技术特征及算法特点,同时总结了数字水印的应用领域及在国内外的研究现状。
2分析了数字水印的典型算法及主要攻击方式,总结出了一般水印模型,简要介绍了与本文算法有关的基础数学知识,同时对半脆弱水印进行了简要概述。
3对现有的半脆弱水印算法进行分析,提出了基于信道编码和人类视觉系统的半脆弱水印算法。水印嵌入载体图像前进行编码预处理,非常好的提高了算法的鲁棒性。人类视觉系统的应用不仅能调节算法的鲁棒性和透明性之间的平衡,还增加了水印嵌入的容量。
4参考已有的斜变换水印算法,研究了基于斜变换的彩色图像半脆弱水印算法。因为斜变换中频系数具有常规攻击下不改变的特性,所以算法将预处理后的认证水印嵌入中频系数中。算法通过比较中频系数的大小嵌入水印,仿真实验表明该算法能较好的抵抗各种噪声攻击,尤其对于剪切、椒盐、高斯、2*2均值滤波攻击的抵抗效果良好,但抵抗压缩效果不理想,最多能抵抗系数为85的压缩攻击。
5针对上述算法的不足,在此基础上又提出了根据奇异值范数计算水印嵌入强度的方法嵌入水印,该算法不仅能抵抗剪切、椒盐、高斯噪声攻击,最大还能抵抗系数是40的压缩攻击。两种斜变换算法不仅能抵抗各种噪声攻击,还能在遭受强剪切攻击后大致恢复出彩色载体图像原貌。
最后进行了全文总结,提出今后半脆弱水印研究需要继续努力和完善的地方。本文提出的所有算法都在matlab平台上得以实现并获得了满意的效果。