可逆水印與圖象保護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)的蓬勃發(fā)展，數(shù)字多媒體已被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。其上承載的信息在傳播與使用過(guò)程中很容易被攔截、竊聽(tīng)、復(fù)制、篡改、偽造或刪除。這些行為破壞了多媒體信息的保密性、完整性、可信性和可用性，為此多媒體信息安全問(wèn)題亟待解決。本文以圖象為主要研究對(duì)象，探討了當(dāng)前數(shù)字水印領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)：可逆水印，并對(duì)如何保護(hù)圖象的完整性、所有權(quán)、機(jī)密性進(jìn)行了較為深入的研究。主要內(nèi)容如下： (1)大容量可逆水印。它的主要研究目標(biāo)是構(gòu)造信息隱

2、藏量大且失真小的算法。本文提出了四種大容量可逆水印：①針對(duì)二值位置圖對(duì)現(xiàn)有可逆水印算法有效信息隱藏量的影響，提出了一種易壓縮二值位置圖，它通過(guò)降低輔助信息量，間接地增大有效信息隱藏量，實(shí)驗(yàn)表明它對(duì)現(xiàn)有許多采用二值位置圖標(biāo)記信息嵌入位置的算法具有良好的效果；②針對(duì)基于象素對(duì)差值擴(kuò)展可逆水印一次作用于宿主圖象時(shí)，僅利用一個(gè)方向上小差值象素對(duì)隱藏水印信息的不足，提出了基于塊差值擴(kuò)展的可逆水印，它將宿主圖象分塊，充分利用橫向與縱向的小差值，將其

3、擴(kuò)展嵌入信息，在同等失真下，取得了更大的信息隱藏量；③提出了一種基于排序與去噪的可逆水印。它首先將圖象分塊，然后依據(jù)圖象局部平滑度值對(duì)象素塊進(jìn)行穩(wěn)定的升序排序，濾去所選象素塊內(nèi)的噪聲差值，利用廣義差值擴(kuò)展法依序向各象素塊嵌入信息，該算法未使用二值位置圖，消除了其對(duì)信息隱藏量的影響，取得了良好的效果；④提出了一種精確預(yù)測(cè)算子，該算子細(xì)分預(yù)測(cè)模板邊緣類(lèi)型，并采用合理的估值規(guī)則，具有較高的精度。構(gòu)造了基于精確算子預(yù)測(cè)誤差擴(kuò)展的可逆水印，它一次

4、作用于宿主圖象最大可獲得近1bpp的信息隱藏量，在同等信息隱藏量時(shí)，引起的失真小于同類(lèi)算法。 (2)基于可逆水印的圖象完整性認(rèn)證。在研究大容量可逆水印算法的基礎(chǔ)上，提出了一種圖象完整性認(rèn)證算法。若圖象未被篡改(即認(rèn)證通過(guò))，擦除認(rèn)證信息與恢復(fù)信息之后，宿主圖象可以完全復(fù)原；若檢測(cè)到圖象篡改，可以定位篡改，在一定程度上能夠區(qū)分認(rèn)證信息篡改與恢復(fù)信息篡改，并具有一定的自修復(fù)能力。 (3)基于二次采樣和離散余弦變換的魯棒水印。

5、對(duì)基于二次采樣和離散余弦變換(DCT)的水印進(jìn)行了魯棒性增強(qiáng)。當(dāng)包含水印的宿主媒體被噪聲污染或經(jīng)過(guò)有損壓縮等信號(hào)處理時(shí)，現(xiàn)有算法的魯棒性較差，主要原因有兩點(diǎn)：①閾值條件在水印提取階段會(huì)部分失效；②對(duì)所有符合水印嵌入條件的DCT系數(shù)對(duì)，不加區(qū)分地采用單一的水印嵌入方法。本文采用自適應(yīng)的水印嵌入方法，并去除了閾值條件的約束，使算法的魯棒性和水印嵌入量都有明顯改善。 (4)高效兼容JPEG2000碼流的圖象加密。針對(duì)圖象媒體數(shù)據(jù)量大、