试论基于dct的半脆弱性数字水印算法研究

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1、华南理工大学硕士学位论文基于DCT的半脆弱性数字水印算法研究姓名：林敏子申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：韩国强20050501摘要摘要近年来，随着多媒体视频技术和计算机网络的迅速发展，越来越多的数字信息产品通过网络这一廉价而迅速的传输手段得以广泛传播，但由此而引发的非法拷贝和恶意篡改等侵权行为引起了人们的重视。在这一背景下，数字水印技术在多媒体，尤其是图像的内容认证中得到了广泛的使用，也引起了人们越来越多的重视。本文从认证的精确性出发，对一种半脆弱数字水印技术进行了深入的研究，在其基础上取得了一定的改进，并进行了实验分析。首先，本文对目前数字水印技术，尤其是半

2、脆弱数字水印技术的研究状况，包括数字水印的基本特征及分类，数字水印处理系统的基本框架和基本问题以及静止图像数字水印技术的一些主要算法进行了论述。然后，本文概述了数字水印技术中涉及的离散余弦变换的基本知识，包括离散余弦变换的基本原理及其快速算法等。扼要介绍了离散小波变换，并就离散小波变换和离教余弦变换的特点及目前的应用进行了比较。同时，介绍了JPEG压缩的基本原理和流程。通过对Lin—Chang半脆弱数字水印算法进行的深入分析，本文发现其仅仅依靠DCT系数块对相同位置系数的差的符号进行比较认证，比较的步长太小，导致其很容易在JPEG压缩的量化过程中产生改变而使检测失败。因此，本文

3、提出了一种对DCT系数块对相问位置系数的差值进行更精确的保护的水印生成方法以及基于这种方法进行的水印嵌入和检测算法。算法先对图像进行DCT变换，然后将图像DCT系数块对的相同位置系数相减，其差与动态确定的阀值k进行比较，根据k的不同生成不同序列从而构成整个水印，并利用修改系数的奇偶性将水印嵌入到图像中。在提出改进算法的理论后，本文给出了一系列实验结果，验证了本文提出的算法的可行性。实验表明，本文提出的改进算法保证了嵌入水印的图像较高的峰值信噪比，能够准确检测到图像上的篡改(如剪切和替代篡改)并定位，同时对品质因子为50的JPEG压缩具有鲁棒性。最后，本文对改进算法进行分析后，给

4、出了算法的进一步改进方法，并提出了未来的研究方向。关键词：半脆弱水印，DCT变换，图像内容认证华南理工大学硕士学位论文AbstractThewidespreadadoptionofdigitalimagingtechniqueshascausedproblemsofillegalcopyandtampersoftheproductsandgeneratedarequirementforauthenticityveri6cation．Inthispaper，asemi—fragilewatermarkingsystem，Lin—Chang’Swatermarkingsystemf

5、orauthenticityverificationisanalyzedandresearched，andthenanimprovedsemi—fragilewatermarkingsystembasedontheLin—Chang’Ssystemisproposed．Theresearchingstatusquoofsemi-fragiledigitalwatermarking，includingthemaincharacteristicsandclassification，flameclassofproceedingofsemi—fragilewatermarkingand

6、algorithmsmainlyusedarefirstlypresented．Then，knowledgeofDiscreteCosineTransformisexpatiated．ThermosofDCTanditsfastalgorithmsarediscussed，andcompendiousintroductionofDiscreteWaveletTransformisgivenandthetwomethods，DCTandDWTarecomparedaswell．ThebaselineofJPEGcompressionisintroduced．TheLin-Chan

7、g’Salgorithmisanalyzed．TheschemeisbasedontwoimportantpropertiesofJPEGcompression．It’SanefficientauthenticatingmethodofimageswhichsurvivesJPEGlossycompression．However，apotentialdrawbacktothesystemisthatitistotallyreliantonthesignoftheDCTcoefficient．