立體圖像數(shù)字水印技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、立體圖像/視頻系統(tǒng)由于能提供立體感與視點交互性等全新視覺體驗而越來越受到人們的歡迎，被認為是下一代圖像/視頻系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。然而立體圖像/視頻在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程中容易遇到版權(quán)歸屬、內(nèi)容真實性和完整性認證以及視覺質(zhì)量失真等問題。而數(shù)字水印技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種用于數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護以及內(nèi)容真實性與完整性認證，同時也可以應(yīng)用于質(zhì)量評價的新興技術(shù)。本學(xué)位論文將深入挖掘立體圖像的特性，將數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用于立體圖像版權(quán)保護、內(nèi)容認證以及質(zhì)量評價

2、等方面，本學(xué)位論文主要研究內(nèi)容如下：
　　1)為了不改變立體圖像視覺質(zhì)量的前提下對立體圖像實行版權(quán)保護，提出了一種面向立體圖像版權(quán)保護的零水印算法。根據(jù)立體圖像左右視點小波變換域（DWT）低頻子帶視差的穩(wěn)健性以及離散余弦變換（DCT）直流系數(shù)的穩(wěn)定性構(gòu)造了魯棒低頻子帶視差零水印。利用了超混沌系統(tǒng)的對初始值敏感、密鑰空間較大以及動力學(xué)行為復(fù)雜等性質(zhì)映射視差零水印的提取位置，進而增強了算法的安全性。其實驗結(jié)果表明，提出的零水印算法對各

3、種對稱和非對稱攻擊表現(xiàn)出了較強的魯棒性。
　　2)針對大多數(shù)認證水印算法應(yīng)用于單視點圖像認證，本文提出了兩種立體圖像認證數(shù)字水印算法：一是提出了一種基于雙目視覺感知特性的立體圖像像素級認證與篡改定位算法。該算法主要分為認證水印的嵌入與篡改檢測兩個過程。在水印的嵌入過程中，為了平衡水印隱藏容量與視覺不可感知性的矛盾，以雙目恰可覺察失真模型指導(dǎo)水印的嵌入。在篡改定位檢測的過程中，將概率論方法與雙目視差算法相結(jié)合，提高了篡改定位的準(zhǔn)確性

4、，算法還采用了 MD5哈希函數(shù)和混沌映射增強算法的安全性。二是提出了一種基于立體匹配和多層檢測的立體圖像篡改定位及恢復(fù)算法。由于匹配圖像塊之間的相似性，可以采用較少的比特數(shù)來統(tǒng)一編碼左右視點匹配圖像塊，從而提高了嵌入水印的立體圖像質(zhì)量。算法采用了4層檢測方法提高了篡改定位的準(zhǔn)確性。每一圖像塊的恢復(fù)信息保存在兩個不同映射塊中，提高了圖像恢復(fù)質(zhì)量。實驗結(jié)果表明該算法能有效定位篡改位置及對篡改內(nèi)容進行恢復(fù)。
　　3)針對大多數(shù)數(shù)字水印功

5、能的單一性，提出了一種基于立體匹配的立體圖像多功能數(shù)字水印算法。該算法可以實現(xiàn)版權(quán)保護，內(nèi)容認證及篡改定位等功能。根據(jù)低頻系數(shù)和最大奇異值的穩(wěn)定性提取左右視點每個不重疊塊的特征水印。接著采用不同的水印算法嵌入不同功能的水印。最后在接收端借助立體匹配特征，提取立體圖像魯棒水印和脆弱水印。實驗結(jié)果表明該算法不僅能夠抵抗各算法攻擊實現(xiàn)版權(quán)保護，而且能準(zhǔn)確定位篡改實現(xiàn)立體圖像的認證。
　　4)為了豐富與拓展數(shù)字水印技術(shù)的理論內(nèi)涵與應(yīng)用領(lǐng)域

6、，提出了兩類基于數(shù)字水印技術(shù)的部分參考立體圖像質(zhì)量評價模型。第一類模型：通過分析人類視覺系統(tǒng)（HVS）的紋理方向特性和立體感知特性，并結(jié)合數(shù)字水印的半脆弱性和支持向量回歸（SVR），提出了一種基于零水印技術(shù)的半?yún)⒖剂Ⅲw圖像質(zhì)量客觀評價模型。生成反映圖像紋理方向特征的視點零水印及生成反映立體感質(zhì)量的視差零水印。利用SVR方法來學(xué)習(xí)兩類零水印恢復(fù)率與主觀評價值（DMOS）的關(guān)系，最后采用訓(xùn)練好的SVR模型預(yù)測立體圖像客觀質(zhì)量。第二類模型：利