吴琼[1]2004年在《可定位和恢复的数字图像鉴别方法研究》文中指出随着网络技术的普及和多媒体数据的广泛使用,信息媒体内容的真实性和完整性越来越受到人们的关注。因此基于内容的多媒体数据鉴别技术成为了一个热点研究领域,数字图像鉴别是其中一项非常重要和关键的技术。 数字图像鉴别的基本目的是验证图像信息内容的真实性,接受保持图像真实内容的处理操作,拒绝非法破坏图像内容的篡改操作。数字图像鉴别的基本方法主要有数字签名和数字水印两种。然而传统的数字图像鉴别方法忽略了图像数据的冗余特征,造成其真实性保持要求数据不能有任何变化;另一方面已有的数字签名和数字水印鉴别方法又大多不能对数据破坏点进行准确定位,并且不具备恢复功能。因此这些鉴别方法很难满足信息社会飞速发展的需要。 我们在研究目前已有的数字图像鉴别方法的基础上,针对数字签名和数字水印分别提出了一种块对独立的鲁棒数字签名鉴别方法(BIAS)和自定位和恢复的数字图像鉴别水印(ALR)。它们很好地弥补了传统数字签名和数字水印鉴别方法的诸多不足,精确了破坏点的定位,并实现了对篡改图像的恢复,大大提高了数字图像鉴别的可靠性和可用性。此外,我们还对数字图像鉴别的一些关键技术和实现难点进行了深入研究,主要包括有:参考点辅助定位技术、二值编码中的符号处理技术、均值量化方法的改进技术、对角扩展和去除孤立点技术等,这些技术的研究都对数字图像鉴别技术的发展具有很好的借鉴意义。最后,我们针对提出的两种数字图像鉴别方法建立了实验原型系统,该系统可以验证BIAS和ALR的处理过程,并且可以对这两种数字图像鉴别方法的可靠性、可用性和性能进行评估。大量的实验结果显示我们设计和实现的数字图像鉴别实验原型系统不仅能拒绝各种非法操作,接受多种可接受的合法操作,而且还能准确地定位图像被修改像素的位置,近似地恢复图像被破坏区域,因此是一种极有应用价值、值得广泛推广的数字图像鉴别系统。
赵湘媛[2]2006年在《基于量化水印的图像认证方法研究》文中研究表明随着网络技术和多媒体技术的飞速发展,对数字图像进行复制、编辑、修改已不是一件难事,非法的恶意篡改和传播会给社会和人们的生活带来巨大的危害,因此数字图像的内容保护和认证成为亟需解决的重要问题。数字水印能克服传统数据认证方法的局限,成为图像认证研究中的热点。针对基于量化水印的图像认证方法展开研究,首先对数字水印技术和图像认证进行了全面的阐述,包括鲁棒性水印、易损水印和半易损水印的研究现状和发展趋势,图像认证的方式、方法、要求以及性能评估的分析论述。继而在通用量化水印算法模型基础上,分析了量化水印的鲁棒性和嵌入失真与量化参数、噪声强度及宿主信号的概率分布之间的关系,发现误码率主要取决于噪声标准差与量化步长的比值。因此,利用分析结果,在应用中可根据指定的水印嵌入失真度和对干扰的敏感度,选择最优量化参数,优化算法性能。实验结果显示用上述方法确定的参数明显提高了算法的性能。针对图像内容认证中的篡改恢复问题,提出了一种基于半色调技术的半脆弱水印算法。该算法不仅对非恶意攻击具有很强的鲁棒性,而且对恶意篡改具有很强的识别和定位能力,并且对被篡改区域能进行恢复。实验结果证明了该算法的有效性。针对均匀量化对乘性噪声的脆弱性,根据人的视觉特性,提出了一种自适应量化算法。由于量化步长与乘性噪声能同步变化,因此在原理上该算法对乘性噪声具有良好的鲁棒性。实验结果表明在乘性噪声信道中,自适应量化算法优于均匀量化算法。
丁冉[3]2015年在《面向图像版权保护的变换域零水印算法研究》文中研究说明近年来,随着计算机网络与多媒体技术的不断发展,数字图像已经成为传播与存储图像信息的主要方式。然而,图像在存储与传输过程中常常遭遇非法复制、篡改、窃取,传统的仅靠加密的方法已经不能满足图像版权保护的需要,因此数字水印作为一种高效的图像版权保护方式得到越来越多学者的深入研究。相比于直接在数字图像像素中嵌入水印的方法,基于变换域的数字水印算法对于常规攻击的鲁棒性更高,并且水印嵌入的不可见性更好、水印嵌入容量更大。在变换域中构造零水印的方法不改变宿主图像的原始信息,仅通过图像的特征值与水印规则来构造水印,有效的解决了水印嵌入的不可见性与鲁棒性之间的矛盾。本文首先介绍了数字图像水印的研究背景和国内外研究现状,然后对数字水印的基本框架与特点、变换域算法理论基础、数字水印评价标准做了详尽的分析。在此基础上,本文结合加密算法理论对面向图像版权保护的变换域零水印算法进行研究。研究重点在于提高数字图像水印算法的鲁棒性、加强图像保护的安全性、实现数字图像水印算法实际应用的可行性。因此,本文的主要研究内容如下：(1)基于Arnold置乱的篡改定位零水印算法算法首先利用Arnold置乱对宿主图像进行变换,然后将置乱宿主的最低有效位与二值水印做异或运算来构造零水印,并通过混沌映射加密来隐藏水印信息。当载体图像遭遇非法篡改时,对检测出的水印信息与原水印信息做绝对差操作,若载体图像遭遇非法篡改,则可定位篡改位置及形状。仿真实验证明,算法的安全性较高且对于常见的图像处理与攻击有较强的鲁棒性。(2)一种抗压缩与几何攻击的细胞自动机域零水印算法针对常规数字水印算法对于JPEG压缩与几何攻击鲁棒性较差的问题,研究了基于细胞自动机与奇异值分解的零水印算法。算法首先对宿主图像做二维细胞自动机变换,分离出图像的低频近似子图并保存细胞自动机变换规则作为算法密钥。然后对近似子图进行分块并结合奇异值分解与细胞自动机规则在奇异值矩阵中构造零水印。相比于常规的变换域算法,细胞自动机变换空间更大,以细胞自动机规则设计密钥,增强了算法的安全性。同时,细胞自动机变换规则结合奇异值分解构造零水印增加了算法的稳定性。实验证明,该算法具有良好的不可见性与安全性,对于压缩与几何变换表现出较强的鲁棒性。
张旭[4]2008年在《基于小波变换的多功能数字水印设计与研究》文中研究表明近年随着计算机网络的快速发展,人们对于数字多媒体的使用和传输变得越来越方便和广泛,人们在享受网络带来方便和快捷的同时,也发现数字多媒体信息传播过程中所产生的一些负面问题,其中最重要的就是数字产品的版权保护和内容完整性认证问题。因此,作为信息安全领域中一个重要分支的数字水印技术应运而生,它是解决这类问题的重要方法,因而引起人们的广泛关注。本文首先分析了数字水印的基本原理和研究背景,介绍了数字水印的概念、特点、分类、评估方法以及主要应用领域,着重分析了认证性数字水印技术的基本框架和原理。接着研究了小波变换的基本理论,给出小波变换在数字水印技术中的优势,并提出了基于小波域的鲁棒性数字水印算法、认证性数字水印算法以及一种多功能数字水印算法。本文提出的鲁棒性数字水印技术将离散小波变换和离散余弦变换相结合,充分利用了两者的优点,采用量化的方法对水印进行嵌入,在水印的检测过程中不需要原始图像信息,是种盲水印算法。实验结果表明该算法对常见的图像处理和攻击如添加噪声、3×3均值滤波、剪切特别是JPEG压缩具有很好的鲁棒性。采用认证性数字水印技术(即脆弱性水印和半脆弱性水印)进行图像真实性、完整性认证已成为了研究的一个热点。半脆弱性水印技术是数字水印技术的一个重要分支,它能容忍一定程度的常见信号处理操作,又能检测出对多媒体数据是否有恶意篡改,并且可以定位篡改区域。本文从静止图像认证的角度,提出了一种基于小波变换的、可以定位篡改区域的认证性数字水印(半脆弱性水印)算法。对原始图像进行小波分解,选择高频LH2子带和HL2子带嵌入基于图像内容的水印。根据实验结果可知,本算法的不可见性好,检测时不需要原始图像信息,可以实现篡改检测和篡改定位,有效区分恶意和非恶意篡改。在前面算法的基础上,本文提出了一种基于小波变换的多功能数字水印算法,即在同一图像中嵌入两种性质不同的水印,实现对图像的双重保护。通过小波系数的树结构选择两种水印的嵌入位置,利用抖动调制方法将鲁棒性水印嵌入到图像小波分解低频子带的重要系数中、将认证性水印(半脆弱水印)嵌入到小波零树的特定节点上。本算法采用二值图像作为鲁棒性水印信息,而半脆弱性水印信息来源于图像的内容。根据实验结果可知,该算法具有良好的不可见性,提取出的鲁棒性水印对一般的图像处理和攻击具有较强的鲁棒性,同时提取出的半脆弱性水印对恶意攻击如剪切以及剪切替换等具有良好的敏感性,并且能够准确定位篡改发生的位置。
李海华[5]2010年在《基于图像特征的水印认证技术研究》文中研究表明近年来伴随着计算机网络通信和多媒体技术的迅速发展,数字媒体的传输、处理变得非常的方便。然而,任何事物都有正反两方面。数字媒体在带给人们方便的同时,也引入了一些潜在的风险,它们很容易被修改。因此,如何保护各种数字媒体内容的完整性和真实性已成为迫切需要解决的问题。数字水印技术为解决这些问题提供了一种有效途径。数字水印技术是在宿主数字媒体(如图像、音频、视频等)中嵌入特定信息的一种技术,作为一种新型的数字多媒体作品版权保护和内容认证的重要手段,已经引起了人们极大的关注,近几年来发展得很快。其中用于内容认证的数字水印一般要求具有:鲁棒和脆弱的兼备性、感知的透明性、篡改的敏感性和可定位性、盲检测性和安全性。本文主要研究用于数字图像内容认证的数字水印技术,首先介绍了本文的研究背景及意义,数字图像认证水印技术研究现状及基本原理,认证水印攻击行为分析及发展方向。然后对国内外研究成果及存在的问题进行系统的分析和说明。论文的研究工作和相关成果主要包括以下两个方面:(1)提出了基于图像DCT域系数特征的水印认证算法。算法将图像分块产生的水印信息通过密钥Key按映射函数伪随机的嵌入到其它分块中,并利用九邻域检测提高算法篡改定位的精确性。算法具有抵抗高度JPEG有损压缩的能力,篡改定位精确,安全性好。(2)提出了基于图像边缘特征的DWT域水印认证算法。算法将彩色图像的亮度分量进行二级离散小波分解,通过Canny算子提取LL2子带图像边缘特征作为水印信息,然后将水印嵌在图像亮度分量的HL1,LH1两个中频子带上,通过强制这两个子带相邻小波系数的大小关系来嵌入水印信息。算法具有很好的抵抗JPEG 2000压缩和迭加噪声的性能,对图像内容篡改定位准确,安全性好。本文所提出的水印认证技术算法设计简单,认证准确,安全性高,可靠实用。
龚素灵[6]2010年在《基于有限脊波变换的图像哈希认证技术的研究》文中研究表明图像哈希在多媒体内容认证、数据库检索和数字水印中有着广泛的应用前景,近年来受到了高度的关注。传统的基于密码学的哈希在对图像进行压缩、过滤、几何变换等保持内容的操作时,对认证信息中每个比特的变化都非常敏感,并不适用于图像内容的认证。因此研究对内容保持操作稳健,又能够区分恶意篡改攻击的图像哈希具有重要的意义。目前使用的数字图像哈希基本上是在变换域中进行的,尤其以基于小波变换的算法居多。但是小波一般只适合于表征零维点奇异性,而图像中广泛存在的一维奇异性影响着小波特征提取的效率,同时也难以生成理想的图像哈希。有限脊波变换是在有限Radon变换域中沿每个方向作一维小波变换。它克服了小波的不足,在图像直线特征检测、图像降噪与复原等方面取得了良好的效果,但将其与图像哈希技术结合起来的研究还很少。本文在有限脊波变换应用于图像哈希算法方面作了一些研究和尝试。主要创新成果如下：(1)提出一种基于有限脊波变换与傅里叶变换结合的图像哈希算法。该算法首先对原始图像预处理,再将其分割成子块,并对每个块图像进行脊波变换,然后沿每个方向作一维傅里叶变换,最后取每个脊波块系数的最大值以及每个傅里叶变换块幅值之和作为特征向量来生成哈希序列。与未采用脊波的算法相比,该方法提高了对JPEG压缩、椒盐噪声、高斯低通滤波、旋转、缩小等操作的鲁棒性。同时,图像哈希序列由密钥控制生成,因此具有较好的安全性。(2)为了使图像哈希具有更好的鲁棒性和安全性,提出了一种新的基于视觉特性的图像哈希方法。该方法首先将原始图像预处理,然后利用人类视觉特性中‘频率敏感度提取脊波变换域上的系数生成哈希值。实验结果表明,该方法能够抵抗JPEG压缩、滤波、加噪声、剪切、旋转和缩放等攻击,具有较好的鲁棒性、敏感性和安全性。
熊彩琼[7]2009年在《抗几何攻击的图像内容认证算法研究》文中研究指明随着多媒体和网络技术的飞速发展与广泛应用,数字多媒体产品的存储、处理和传输变得越来越方便和快捷,但同时带来了潜在的安全隐患,因此对数字媒体内容的真实性和完备性的鉴别成为日益迫切的需要。然而,由于图像信息冗余度较高,具有不同的压缩标准和文件格式,经常经历各种保持内容质量的常规信号处理操作(如JPEG压缩、几何变换等),所以,对正常信号处理鲁棒而对恶意篡改脆弱的图像内容认证因其更能满足实际应用的需求而成为研究热点。图像认证技术是确保图像信息安全存储及传输的有效手段。本文分析了现有图像内容认证算法存在的问题,重点研究抗几何攻击的图像内容认证算法。论文的主要工作如下:首先,提出一种基于Zernike矩和图像归一化的抗几何攻击的图像认证算法。算法利用Zernike矩的半脆弱性区分正常处理和恶意攻击。首先通过归一化将图像转变为标准图像,然后计算DWT低频子带的Zernike矩,最后筛选出最优矩集合作为图像的特征信息生成图像hash,并将图像hash作为水印信息嵌入到图像的重点区域。检测时,从待检测图像中提取出水印信息,将它与待检测图像的hash通过归一化汉明距离判断图像hash的相似度,从而实现图像内容认证。实验表明,该算法不仅对常规信号处理(如滤波、加噪、JPEG压缩等)和几何攻击(如旋转、尺度等)具有很好的鲁棒性,而且对恶意篡改具有较好的敏感性。其次,利用DWT的时频定位特性和Radon变换的几何特性,提出一种新的抗几何攻击的图像认证算法。通过DWT和Radon变换提取图像鲁棒特征,并将其作为水印信息嵌入到原始图像中。检测时,利用Radon变换和图像矩对待测水印图像进行几何矫正,然后提取水印实现图像内容认证。实验表明,该算法抗常规信号处理和几何攻击具有很好的鲁棒性,且对恶意篡改具有较好的敏感性,同时还能定位篡改区域。
朱晓冬[8]2004年在《数字水印技术的研究》文中指出数字水印技术是用信号处理的方法在声音，图像或视频等数字化多媒体数据中嵌入隐蔽信息的行为。通过隐藏在多媒体内容中的信息，可以达到确认内容创建者，购买者或判断内容是否真实完整的目的。是保护数字媒体信息安全的有效方法。关于数字水印的研究开始于二十世纪九十年代中期，随着网络和多媒体技术的发展，数字水印技术也得到了人们越来越多的关注。但是目前数字水印技术仍有许多尚未明确和亟待解决的问题。本论文在数字水印技术的基础理论、应用基础、应用研究叁个层面上均进行了一些探讨。主要内容如下：（一）、在基础理论方面，在总结前人的研究成果基础上结合自己的研究实际，对数字水印系统设计的一些重要基础理论问题进行了较全面的阐述。从数学的观点上看，水印系统可以从高维空间和不同空间的关系、状态、行为和转化来考察。综合目前的研究结果，作者提出一种新的鲁棒性水印系统的理论模型表述，描述了模型下水印系统活动的状态转换，研究了水印系统研究面对的重点，并从该模型入手给出水印系统的信息负载应由检测器输出的由感觉系统可感知的数据信息熵加上由检测器检测的标志空间的信息量组成的结论。（二）、讨论了水印信号的通常所具有的形式，给出了无意义水印中零比特水印的伪随机序列、均匀分布序列、随机二进序列生成方法；多比特水印的直接信息编码方法和多符号编码的原则；有意义水印的调制。（叁）、水印的标志空间选取对水印算法是至关重要的，许多嵌入算法取决于宿主信号到标志空间转换后的统计假设，因此，在考虑水印标志空间的设计时，充分注意它与原始载体的关系。对可能的水印标志空间的分布特性有最基本的了解。我们对常用的水印各标志空间（空间域、Fourier域、DCT域、DWT域、广义二维离散变换域）生成、分布特性进行了探讨，并给出了标志空间的几种度量模型设计、性质的讨论。
李曦焱[9]2006年在《基于数字水印技术的图像完整性认证研究》文中研究表明信息产业的发展，把我们带入了一个数字化时代。大量的数字化信息在给人们带来方便的同时，也带来了一系列问题，比如敏感信息可能轻易地被窃取、篡改、非法复制和传播等等。因此必须考虑数字信息在传播中的安全与保密问题，数字水印技术正是应对于这种需求而产生的。近年来，在应用于图像认证的数字水印技术研究中逐渐出现了不同功能、特性的数字水印算法。其中应用于图像真实完整性认证的脆弱及半脆弱水印是当今研究的热门方向。同时，数字水印技术作为国际学术界研究的一个前沿热门课题在信息保护(版权保护、信息真实性和完整性保护等方面)领域中具有非常重要的现实意义。本文对已有的脆弱型和半脆弱型数字水印算法的优点和缺点进行了分析研究，在此基础上提出了新的半脆弱型数字水印的嵌入和检测算法，对它进行了仿真实验并对结果进行了分析，论证了此算法所具有的优缺点。本文所做的工作主要在如下几个方面：(1)总结了图像内容认证的研究内容、一般模型；(2)讨论了数字水印技术的基本概念、理论基础、应用领域；(3)重点讨论了脆弱及半脆弱型数字水印技术，针对前人提出的一些脆弱型和半脆弱型数字水印算法，对其优点和缺点进行了分析和研究。(4)提出并实现了基于图像内容和整数提升小波的半脆弱型水印算法，分析其应用于图像内容的相对完整性认证的作用。我们对提出的半脆弱型数字水印算法进行了实验。通过对实验结果的分析，我们提出的半脆弱型水印算法对于普通图像处理操作具有较强的鲁棒性，而对于恶意篡改同时具有很好的脆弱性。
陡春妮[10]2010年在《用于认证的图像数字签名技术研究》文中研究指明数字图像的真实性、完整性认证技术是多媒体安全保护的重要研究课题。本文根据图像认证的需求,结合数字图像的特点,研究了用于数字图像真实性、内容完整性认证的图像数字签名技术。主要工作如下：对现存的典型图像数字签名方案从鲁棒性、篡改敏感性、安全性、篡改可定位性和紧凑性等方面进行了深入分析,得出的结论是,目前尚不存在能满足全部性能需求的完善算法,一个图像数字签名算法应根据实际用途的需求,通过某种程度的折中来对相互冲突的性能进行取舍,并给出了用于认证的图像数字签名方案的性能需求及整体框架。讨论了基于小波变换的图像数字签名算法中小波基的选取,主要研究分析了基于离散小波变换的图像数字签名算法的性能与滤波器长度在20以内的Daubechies小波及其分解级数之间的关系。理论分析与大量试验结果表明,小波函数的消失矩越大,其计算复杂度就越大,构造的图像数字签名算法的紧凑性也越差。在db1,db2和db3叁种小波中,小波分解级数越大,图像数字签名的鲁棒性越强,紧凑性越好,但篡改敏感性和篡改定位能力越弱。指出了适合构造图像数字签名算法的小波函数是db2,并建议了其分解级数。提出了一种新的用于认证的图像数字签名方案,该方案综合利用了离散小波变换、离散余弦变换、KL变换的性质,分两个阶段提取图像特征,以达到降维与能量集中的双重目的。利用量化和huffman编码压缩得到较短的签名。大量的实验结果表明,该方案很好地达到了鲁棒性与篡改敏感性之间的折中。生成的签名长度约为450bit,且与原始图像大小无关。通过对第一阶段提取的特征进行加密,不仅同时获得了签名的密钥依赖性和区别性,而且提高了签名的安全性,并增强了篡改定位能力,较好地解决了安全性与篡改定位的精确性之间的的折中问题。
参考文献：
[1]. 可定位和恢复的数字图像鉴别方法研究[D]. 吴琼. 国防科学技术大学. 2004
[2]. 基于量化水印的图像认证方法研究[D]. 赵湘媛. 华中科技大学. 2006
[3]. 面向图像版权保护的变换域零水印算法研究[D]. 丁冉. 广东工业大学. 2015
[4]. 基于小波变换的多功能数字水印设计与研究[D]. 张旭. 西北师范大学. 2008
[5]. 基于图像特征的水印认证技术研究[D]. 李海华. 杭州电子科技大学. 2010
[6]. 基于有限脊波变换的图像哈希认证技术的研究[D]. 龚素灵. 湖南大学. 2010
[7]. 抗几何攻击的图像内容认证算法研究[D]. 熊彩琼. 湖南大学. 2009
[8]. 数字水印技术的研究[D]. 朱晓冬. 吉林大学. 2004
[9]. 基于数字水印技术的图像完整性认证研究[D]. 李曦焱. 西北师范大学. 2006
[10]. 用于认证的图像数字签名技术研究[D]. 陡春妮. 西安理工大学. 2010
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