基于压缩感知的数字图像盲水印算法研究

【摘要】在当今信息化的社会里,人们越来越多地依赖于计算机及网络传输与分享数字媒体信息。当人们享受通信与网络技术发展所带来的便利的同时,也遭受着其所带来的一系列信息安全性问题,诸如数字产品的篡改与盗版等。为了有效地标识版权,保障数字产品在应用过程中的安全,数字水印技术应运而生了。自上世纪九十年代起,数字水印技术经过数十年的发展,已渗入到图像、音频及视频等多个领域,现已成为信息安全技术的研究热点之一。本文主要以数字水印领域中的图像水印为研究对象,重点研究与设计了结合压缩感知技术的数字图像盲水印算法,为压缩感知在数字图像水印领域中的应用提供了新的思路。文章的主要工作及研究成果如下：(1)阐述了数字图像水印的研究背景、发展、框架、分类、特点及评价标准,对常见的水印攻击做出了分类和实验分析。并且在此基础上,总结与归纳了压缩感知等相关技术应用于数字图像水印中的优势及特点,为图像水印的设计与研究提供了具有参考性的依据。(2)将压缩感知观测值具有计算保密性的优点应用于版权保护的数字图像水印中,提出了一种基于压缩感知观测值的数字图像盲水印算法。算法主要思想是将水印嵌入至小波高频系数的观测值中以获得较优的嵌入量与透明性。因压缩感知的引入、随机嵌入的机制以及具备密钥与盲提取的特点,使得该算法在平衡水印透明性与鲁棒性的前提下,具备了非常优秀的安全性,这也是该算法的优势所在。(3)将压缩感知信息重构的功能应用于图像的内容认证与信息恢复中,并针对传统单水印功能单一的缺点,提出一种具备版权保护、篡改检测及受损恢复功能的双水印算法。该算法主要思想是利用基于奇异值分解的鲁棒水印作为第一重水印实现版权保护,使用基于压缩感知观测值的零水印作为第二重水印实现图像的内容认证与恢复。实验及分析结果表明,双水印中,两种水印嵌入生成与提取应用过程互不干扰,在性能及功能方面实现了有效的互补：鲁棒水印保障了双水印对抗常见攻击的鲁棒性,零水印则减少了嵌入两种水印所带来的图像视觉效果的降质,使其具有篡改检测与受损恢复功能,并且由于零水印可对鲁棒水印进行修复,所以对鲁棒水印的提取也起到了一定的支撑作用。此外,水印的盲提取性、压缩感知的计算保密性及第三方认证的引入,使得双水印在安全性方面得到极大提高,具有抵抗协议攻击的能力。可见,本文提出的双水印算法具备优秀的安全性及较为丰富的功能。
【作者】魏丰；
【导师】梁栋；
【作者基本信息】安徽大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】数字图像水印；压缩感知；盲水印；零水印；双水印；

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