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信息安全是信息时代的重要课题。信息隐藏与检测是实现信息安全的必要手段。近年来,信息对抗日渐激烈,信息隐藏与检测技术日渐出新。怎样隐藏,如何检测,其意义涉及国家安全、社会生活各个角落,其应用遍及图像、音频、视频、文本等各种数字信号。本文对信息隐藏的重要手段——数字水印的嵌入与检测的算法及应用进行了探索研究,主要研究内容如下:
1.对信息隐藏暨数字水印技术涉及到的基本观点和概念进行了论述。对人的视觉系统与图像质量评价、信息隐藏暨水印技术的概念与分类、水印技术的基本框架进行了描述。给出了数字水印基本特征和系统设计的原则以及数字水印性能评估的指标体系。
2.对空域数字水印一些特性进行了讨论,在水印嵌入与检测方面总结既往研究的特点,提出了空域水印的一种嵌入算法,该算法以Logistic混沌置乱算子对水印加密,根据人的视觉特性,将水印非线性地嵌入宿主图像的空域中,理论分析与实验表明,该算法实现的水印具有较好的安全性与不可见性和较大的信息隐藏量。
3.提出了一种DCT域约束条件较为宽泛的,基于α稳定分布的水印检测器的设计算法,给出了理论分析与实验。对于非Gaussian分布,提案通过对DCT变换系数特征函数的谱估计,调整了水印检测阈值的确定基准,与传统方法相比,提高了检测精度,且更具一般性。结合α稳定分布的特性,又提出了一种改善的DCT域基于分数低阶矩的数字图像水印检测器的设计算法,这种算法克服了在非Gaussian分布中,由于α稳定分布没有有限的二阶矩,而造成的检测效果衰减。理论分析与实验表明,基于分数低阶统计矩的数字水印提案具有更高的检测精度。
4.由于水印在空域与频域各自的局限性,具有多分辨率的小波域以其时频分析的特性,显出了小波域数字水印的优点,能够较好地克服了分块DCT域水印的块效应。本文较详尽地介绍了二进小波分析的算法和通信理论中的扩频技术在数字图像水印编码中的应用,结合Mallat算法给出了一种小波域的扩频水印提取算法。