基于多小波和Contourlet变换的数字图像水印算法研究

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随着多媒体和网络技术的高速发展,网络给人们的生活带来了便利的同时,也带来了安全隐患问题。现如今,人们可以更方便的对数字产品等进行传播、拷贝、篡改等非法操作,所以,多媒体信息的安全和数字产品的问题已经成为一个严峻而富有挑战性的问题。传统的密码加密、数字签名等加密技术已经不能满足多媒体信息的安全性和版权问题的需求。因此,数字水印作为信息隐藏的一个重要分支,作为一种解决多媒体安全性、真实性与版权安全问题的方案正在受到广泛的关注,并成为了国际学术界兴起的一个前沿领域。目前,一些常用的数字水印算法能够很好的抵抗常见的噪声干扰、有损压缩等处理,但对于抗信号处理和几何变换的联合攻击的算法却很少。因此,本文把如何选择一个合适的变换操作,并在此变换域中嵌入水印,用来提高水印的鲁棒性、抵抗信号处理和几何变换的联合攻击作为研究课题。本文以静止数字图像为研究对象,设计了两种基于变换域的数字水印方案。多小波变换是小波变换的一种,具有对称性、正交性、光滑性和紧支性的特点。单小波变换在数字水印中的应用其优点是滤波攻击和压缩攻击能力很强,但单小波变换不具有旋转、缩放和平移等几何特性,因此小波域的数字图像水印抵御几何攻击的能力很差,针对这点,本算法采取对图像特征的提取来抵御几何攻击。该算法是先对数字水印图像进行置乱加密用来增加水印图像的安全性和鲁棒性,在经过多小波变换后所选取的子带上嵌入置乱加密后的水印,然后进行特征向量的提取,生成密钥。实验结果表明本算法不仅在噪声和压缩等常规图像处理鲁棒性很强,而且还能很好的抵抗几何变换。针对小波变换在表示二维图像时的局限性,给出了一种基于混沌加密的Contourlet变换域数字水印算法。Contourlet变换最主要是为了获得含有线和面奇异的图像的稀疏表示,它不仅继承了小波变换的多分辨率时频分析特征,而且拥有良好的各向异性特征。本算法主要从Contourlet变换后的系数能量的分析出发,首先将原始图像进行Contourlet分解,其次对选取分解后的子带进行分块计算,在选择能量较大的分块中嵌入混沌加密后的水印信息,最后经过Contourlet逆变换得到嵌入水印后的图像。实验结果证明:本章算法嵌入的数字水印具有很好的视觉效果,同时对JPEG压缩、缩放、平滑滤波等图像处理具有很好的鲁棒性。
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