【摘 要】
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随着计算机硬件技术和互联网通信技术的快速发展,文本、图像、视频等数字信息走进了大众生活的方方面面,为人们生活提供极大便利;但与此同时,黑客入侵、仿制、篡改、非法复制等违法犯罪行为屡见不鲜,数字信息的安全性也面临着巨大的挑战,为了有效保护数字信息的版权,数字水印技术应运而生。先前比较成熟的二值图像水印技术和灰度图像水印技术难以满足人们的需求,彩色数字图像因其直观形象、易懂和美观的特点越来越受到人们的
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随着计算机硬件技术和互联网通信技术的快速发展,文本、图像、视频等数字信息走进了大众生活的方方面面,为人们生活提供极大便利;但与此同时,黑客入侵、仿制、篡改、非法复制等违法犯罪行为屡见不鲜,数字信息的安全性也面临着巨大的挑战,为了有效保护数字信息的版权,数字水印技术应运而生。先前比较成熟的二值图像水印技术和灰度图像水印技术难以满足人们的需求,彩色数字图像因其直观形象、易懂和美观的特点越来越受到人们的青睐。彩色数字图像盲水印技术是彩色图像版权保护的有效方法之一,但是该技术的不可见性、鲁棒性、安全性、实时性等性能往往是相互依赖、相互制约的关系。另外,彩色数字图像较大的信息量使得版权保护更加困难。对于彩色图像鲁棒性盲水印技术来说,在满足不可见性、鲁棒性、实时性、安全性和水印嵌入率等性能需求的背景下,如何利用彩色数字图像独有的特性来提高水印技术的性能,并对这些性能进行有机统一是目前迫切要解决的问题。本文将人眼视觉系统（Human Visual System,HVS）的冗余特性、多进制水印编码和图像的几何特征与彩色图像数字水印技术结合起来,以矩阵Schur分解、矩阵EVD（Eigenvalue Decomposition,EVD）分解、矩阵Haar变换为数学理论基础,以仿射变换、通道相关性、纠错码算法等图像处理理论为辅助工具,对基于HVS和几何矫正的彩色数字图像盲水印算法进行了研究,具体研究内容如下:（1）探究彩色图像各颜色通道间量化步长与通道间相关性的内在联系,设计一种基于可变步长和高水印不可见性的彩色数字图像盲水印算法。（2）探究非二进制表示的彩色图像水印信息与水印不可见性、鲁棒性的关系,设计一种基于四进制编码和大水印容量的彩色数字图像盲水印算法。（3）研究纠错码算法在彩色数字水印技术中的性能,同时,研究如何矫正几何攻击后的彩色宿主图像并从中盲提取出彩色水印信息,设计一种基于汉明码和图像矫正的强鲁棒性彩色数字图像盲水印算法。（4）研究基于Haar变换的空频域特性及如何实现Haar变换空域化,优化图像几何矫正策略,设计一种基于融合域和高实时性的彩色数字图像盲水印算法。论文的重要贡献主要有以下三点:（1）将彩色图像各颜色通道间的相关性与HVS结合起来,在各颜色通道间设置不同的量化步长,提高了水印不可见性;优化了用于加密彩色水印的仿射变换算法,提高了水印的安全性。（2）提出用四进制表示彩色数字图像水印,研究并实现了四区间量化策略,为嵌入大信息量的彩色数字水印提供了新途径。（3）创造性地提出基于图像边缘几何特征的图像矫正策略和频域变换的空域化方案,提高了彩色数字水印算法抗几何攻击的鲁棒性和算法的实时性。本文以理论研究为重点,灵活运用MATLAB工具对数字水印算法进行编程验证,综合分析实验数据可以得出:基于通道相关性的彩色图像盲水印算法具有较好的水印不可见性,基于四进制编码的彩色图像盲水印算法具有较大的水印嵌入率,基于特征值分解和汉明码的彩色图像盲水印算法具有较强的鲁棒性,基于Haar变换和图像矫正的彩色图像盲水印算法不仅具有较好的水印不可见性和较高的实时性,而且还具有较强抗几何攻击的鲁棒性。
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