基于灰色理論的DCT域數(shù)字水印算法研究.pdf

1、圖像數(shù)字水印技術(shù)是多媒體安全中的重要研究?jī)?nèi)容，更是信息隱藏技術(shù)的重要分支，它不僅是學(xué)者們的研究課題，而且是版權(quán)保護(hù)、秘密通信和真?zhèn)悟?yàn)證等方面的重要手段。本文重點(diǎn)研究了基于離散余弦變換域的數(shù)字水印算法，并結(jié)合了灰色預(yù)測(cè)模型和灰色關(guān)聯(lián)分析理論，成功地將灰色理論應(yīng)用到了數(shù)字水印算法中，形成了新的算法。本論文的主要研究工作如下：
　　(1)分析了現(xiàn)有圖像水印算法及相關(guān)理論
　　在研讀國(guó)內(nèi)外數(shù)字水印相關(guān)文獻(xiàn)，并理解其算法的基礎(chǔ)上，給出

2、了本論文的研究背景、科學(xué)意義及應(yīng)用前景。從中發(fā)現(xiàn)尋找既具有好透明性又具有強(qiáng)魯棒性的水印方案仍然是數(shù)字水印研究中一個(gè)重要的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)灰色系統(tǒng)理論的學(xué)習(xí)研究，發(fā)現(xiàn)此理論適用于數(shù)字水印算法，可以有效利用圖像像素值之間的相關(guān)性進(jìn)行灰色建模，從而找到水印信息嵌入的契機(jī)。QR碼是一種具有支持糾錯(cuò)處理特性的信息碼，通過(guò)智能手機(jī)就可以解碼。奇異值分解和正交三角分解是矩陣的分解方法，在圖像處理領(lǐng)域也被廣泛應(yīng)用。
　　(2)提出了一種基于混沌置亂和

3、灰色預(yù)測(cè)的DCT域盲水印算法
　　算法針對(duì)圖像像素間的相關(guān)性，通過(guò)對(duì)載體圖像像素的預(yù)測(cè)和比較，實(shí)現(xiàn)水印信息的嵌入。為了加強(qiáng)安全性，嵌入前對(duì)水印圖像進(jìn)行了混沌置亂加密。對(duì)載體圖像進(jìn)行非重疊分塊并實(shí)施二維離散余弦變換，利用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)值調(diào)整DC系數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)水印嵌入。實(shí)驗(yàn)中對(duì)比了GM(1,1)模型、DGM模型和UGM模型三種灰色預(yù)測(cè)模型的不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過(guò)計(jì)算多種攻擊下的峰值信噪比和歸一化相關(guān)系數(shù)對(duì)實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)基于DGM模型的嵌入方法優(yōu)于其余兩種方法。在與其他文獻(xiàn)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中分別采用大小為32×32和64×64的水印圖像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，此算法不僅保證了水印的透明性，而且能較好地抵抗高斯噪聲、JPEG壓縮、維納濾波和縮放測(cè)試等攻擊，并且實(shí)現(xiàn)水印的盲提取。
　　(3)提出了一種基于QR碼和灰色關(guān)聯(lián)分析的DCT域盲水印算法
　　算法將秘密文本信息生成的QR碼作為水印圖像，嵌入前先對(duì)該水印圖像做置亂處理。將載體圖像

5、進(jìn)行非重疊分塊并實(shí)施離散余弦變換。再針對(duì)圖像像素間的相關(guān)性，通過(guò)計(jì)算圖像的灰色關(guān)聯(lián)度選取不平滑區(qū)域進(jìn)行水印信息嵌入。嵌入時(shí)分別采用了基于奇異值分解的算法和基于正交三角分解的算法，并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)將兩種算法的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。最后，通過(guò)本文方案與其他方案的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，表明嵌入時(shí)采用奇異值分解的方案中提取出水印后恢復(fù)的載體圖像與原始載體圖像完全一樣，此算法是一種可逆的水印算法。并且在保證了水印算法透明性的同時(shí)兼顧了水印的魯棒性，能較好的抵抗多種攻