一种基于小波的W-SVD数字水印算法研究

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互联网的飞速发展极大地方便了人们从网络上获取多媒体数据,数字信息的安全问题逐渐成为了人们关心的问题,其中以数字作品的版权保护尤为重要。数字水印技术作为数字作品版权保护的一种重要手段,已成为学术界研究的一个热点。数字水印技术是一种将版权信息嵌入多媒体数据中的方法,已经被应用于解决这一问题。数字水印技术在数字产品的版权保护、原始数据的真实性、完整性的鉴别等方面具有无可比拟的优势,成为新兴的信息安全技术。相比于空域数字水印技术,变换域水印技术的安全性和抗攻击性能力强,是本文研究的重点所在。对于一个具有使用价值的水印来说,应该具备两个特点:首先,一个好的水印算法应该能够保持原来载体数据的质量和水印的透明性。其次,好的水印应该具有一定的鲁棒性,能够抵抗常见的图像处理和攻击,例如滤波、剪切等等。 本文搜集了大量与数字水印技术相关的文献资料,从中系统分析归纳出数字水印技术的的产生背景、分类、模型、应用和研究现状等相关内容,分析了水印算法的设计要求,给出了评估水印系统的方法。进而,以静止图像作为研究对象,重点研究了小波变换域采用奇异值分解(SVD)的数字水印技术。小波变换理论是近些年来新兴的数学分支,由于小波变换具有良好的局部特性,因此基于小波变换的数字图像水印技术已经成为人们研究的热点。文中对小波分析基本理论和应用奇异值分解对图像矩阵处理进行了阐述。实验表明,虽然在水印算法中用奇异值分解可以提高图像的抗几何失真性,但是它对椒盐、高斯、滤波等攻击的抵抗能力却很弱。本论文研究的水印算法采用小波变换,继承了小波变换域水印算法具有良好水印不可见性及鲁棒性等优点。在此基础上,对原有的基于SVD的水印算法进行改进,研究了一种基于小波的W—SVD水印算法,即在小波分解的基础上进行奇异值分解。首先,因为嵌入水印信息量直接影响水印的透明性,所以只将水印小波各个频带的奇异值进行嵌入,这样可以提高水印的透明性。然后,再将水印信息根据频带的不同进行分类,因为是将水印各个频带奇异值嵌入到图像相应频带的奇异值低频部分中,所以也达到了提高了水印的鲁棒性的目的。在计算机上使用Matlab软件,根据之前提出的算法,针对静态的图像进行了验证。文中对W—SVD算法进行了大量的不可见性和鲁棒性的实验。实验结果表明,这种基于小波的W—SVD算法是可行的,具有良好的不可见性,对常见的图像处理操作具有很好的鲁棒性。
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