基于小波变换的图像数字水印算法的研究

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随着多媒体技术及网络技术的飞速发展,人们对数字产品的获取变得极为方便。由此带来的负面影响是,这些数字产品原创者的版权和经济利益常常受到侵犯,版权纠纷时有发生。如何保证数字产品的安全性、可信性是信息安全领域面临的重要问题,为此,近几年国际上提出了一种新的有效的数字产品版权保护和安全性维护技术-数字水印技术。   数字水印技术是目前信息安全领域研究的一个新方向,是一种可以在开放的网络环境下保护版权、认证来源及完整性的新技术。创作者的创作信息和个人标志通过数字水印系统以人眼不可感知的水印形式嵌入在数字产品中,人们无法从表面上感知水印,只有专用的软件才可以检测出隐藏的水印。   本文对图像数字水印技术进行了全面的研究。   首先,对数字水印技术的发展和现状进行了全面的介绍;对图像数字水印中的关键技术、数字水印的攻击与评价方法进行了讨论;对数字图像的小波变换与置乱算法等进行了详细的分析与深入的研究。在对数字图像置乱时,采用了Arnold变换算法;并根据Arnold变换算法推演出一种Arnold反变换算法,该算法提高了Arnold变换后的图像恢复时系统的运行效率。   其次,对小波域图像数字水印算法进行了深入的分析与研究,并在分析前人研究成果的基础上,对小波域图像数字水印算法进行了改进,提出了一种改进的小波域水印算法。该算法将待嵌入原始信息Arnold变换后的结果进行奇异值分解,分解后所得到的奇异值序列嵌入到载体图像所对应的奇异值序列中,并对其结果进行重构,实现小波变换和奇异值分解相结合的水印嵌入;水印提取采用与水印嵌入相反的过程,并将提取出的信息通过Arnold反变换恢复成明文信息。   另外,为了使水印算法可适应于二值图像、灰度图像以及彩色图像,在水印嵌入过程中,本文对载体图像和待嵌入原始信息分别进行了R、G、B三分量分解,对各分量再分别进行水印的嵌入,将三个分量嵌入的结果进行合并处理,得到含水印载体图像:提取采用与嵌入类似的方法进行处理,得到明文信息。   最后,基于以上研究,本课题以C#为开发工具,开发了一个基于小波变换的图像数字水印实验系统,系统实现了小波域图像数字水印的嵌入与提取。实验结果表明,本文的水印算法具有良好的鲁棒性与不可感知性。   图像数字水印技术是一种比较新颖的技术,涉及到数字图像处理、通信理论、密码学等学科,目前国内外关于图像数字水印的研究还处在初期阶段,更多的工作还需要在今后继续开展下去。
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