空域可逆图像水印技术研究

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1、学校代号：10532学号：B1010S0011密级：普通湖南大学博士学位论文空域可逆图像水印技术研究ResearchofReversibleImageWatermarkingonSpatialDomainbyChenXianyiM．S．(HunanUniversity)2010AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringlnComputerApplicat

2、ionTechniquesintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorSunXingmingApril，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：随越、日期：力

3、l斗年6月华日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：晦题。日期：z。Iq年6．月年日刷稚孝痧。。甘飙狐噼蝴丫日空域可逆图像水印技术研究摘要随着

4、计算机的迅速普及和互联网技术的飞速发展，信息技术的应用范围不断扩大，人们对信息的安全性要求越来越高，如何有效地进行数字化信息的安全传输与保存已变得极为迫切。而密码技术仅仅能在数据从发送到接收的传输过程中进行数据的加密保护，致使所有者无法对解密后的数据的进行监管和保护。数字水印技术作为密码技术的补充和发展，解决了密码技术在数据保护方面的不足，并已成为信息安全领域的一个研究热点，为数字化信息的安全通信、存储提供了一种新的思路和方法。可逆水印是数字水印中一个新的重要分支，指以一种可逆的方式在数字载体中

5、嵌入水印的技术，在嵌入的水印和辅助数据被提取后，载体可以无损的还原。一个良好的可逆水印算法应具有高嵌入容量和好的水印图像质量，二者相互矛盾相互制约，如何在嵌入容量和水印图像质量上获得一个好的平衡是提高算法的关键。本文分析了现如今的可逆水印方法，以空域上的直方图平移技术和误差扩展技术为重点，研究了空域上可逆图像水印方法，主要研究内容与研究成果如下：(1)针对现有基于直方图平移的可逆水印方法没有考虑平移扭曲的不足，我们提出了一种新的基于非对称误差直方图平移的可逆水印框架，并以该框架为基础，提出了一种

6、高效的可逆水印方法。该框架首先选择合适的预测算法作为图像像素预测的预测核，不同于传统算法为每个像素计算一个预测值的单预测机制做法，我们设计了一个多预测机制，利用上述被选择的预测核为每个待预测像素计算多个预测值。然后使用本文定义的非对称选择函数从上述多个预测误差中，非对称的选择出合适的一个误差值作为该像素的预测误差，从而创建出一个非对称的预测误差直方图。最后，根据对偶性原则，我们对图像分别使用被选择的非对称函数与其对偶函数，从而创建出偏斜方向相反的两个直方图，然后同时结合这两个平移方向相反的误差直

7、方图分层嵌入水印，由于这两个直方图平移相反，使得部分在上层嵌入中修改的像素被补偿还原成了原始值，从而提高了水印图像质量。理论分析与实验结果表明，与同类算法相比，该算法提高了嵌入容量，减少了平移扭曲，从而提高了水印图像质量，这种提升效果在高嵌入率时尤其明显。(2)在证明非对称误差直方图减少平移扭曲的基础上，通过修改高预测精度预测算法——梯度白适应预测子(GAP)，我们提出了一种基于有向预测机制的可逆水印算法。由于光滑区域预测精度高，复杂区域预测精度低，通常通过增加图像光滑区域的数据嵌入，减少复杂纹

8、理区域的嵌入量，可以减少图像失真，提高水印图像质量。为此，基于GAP，我们首先增加了图像光滑区域的预测分类，从而计算出精度更高的预测值。其次我们设计了两个有向预测机制叫GAP和LGAP，这两个机制在复杂区域向直方图平移的反方向计算预测值，极大地减少了该区域被平移像素的数量，从而减少了嵌入单位水印时对图像的修改量，发展了水印图像质量。最后，为了获得最优的容量控制阈值和嵌入参数，II博士学位论文我们设计了一个新的嵌入扭曲计算公式。实验结果表明，在预测结果上，有向预测机制极大地减少了平移扭曲并提高了预