基于分數階Fourier域圖像特征的數字水印算法研究.pdf

1、數字水印是近年來發(fā)展起來的數字媒體版權保護的一種新的技術，成為當前多媒體安全領域發(fā)展最快的熱點技術之一，并受到了國際學術界的高度關注。變換域水印算法是數字水印算法的研究重點。變換域算法目前主要是集中在頻域和小波域。分數階傅立葉變換是一種新的時頻變換工具，對于分析某些非平穩(wěn)信號具有十分優(yōu)良的特性，隨著其快速算法的提出，分數階Fourier變換越來越受到信號處理界的重視。本論文在國家自然科學基金項目“基于分數階傅立葉變換的圖像數字水印理論和

2、應用研究”的資助下，在分數階傅立葉域的chirp類水印的研究基礎上，對分數階傅立葉域的圖像特征進行了分析和研究，總結了分數階傅立葉域的圖像基本特征。在此基礎上提出了隨機序列水印和二值水印兩種基于分數階Fourier域數字水印算法。主要內容如下： 1．仿真分析了圖像在分數階傅立葉域的能量分布、幅度和相位特征及實部和虛部特征。仿真結果表明，在任意階分數階傅立葉域，都能同時反映圖像的空域和頻域特征，隨著變換階數的不同，FRFT域圖像的

3、空、頻域特征也將發(fā)生變化。圖像分數階傅立葉變換系數的幅度和相位，實部和虛部隨著變換階數的變化也反映出圖像特征的變化。這些結論對于將分數階傅立葉變換應用于圖像識別和邊緣提取是很有意義的，為本文的水印算法設計時如何選擇嵌入角度和嵌入位置，兼顧水印的透明性和魯棒性提供了參考依據。 2．利用分數階傅立葉變換域的系數特點，提出了以復隨機序列作為水印的分數階傅立葉域的數字水印算法，對算法的容量和階數選擇進行了分析。仿真表明該算法對高斯噪聲、

4、椒鹽噪聲、剪切等常規(guī)圖像處理具有一定的魯棒性。與DCT域水印算法相比，該水印算法增加了兩個密鑰，即變換階數P<,1>和P<,2>，提高了安全性；其次，復隨機水印分別嵌入FRFT系數的實部和虛部，若分別采用兩個不同的隨機序列，可進一步提高安全性。 3．利用在變化階數較大時，圖像FRFT系數的幅度函數僅影響原圖像背景這一特點，提出了一種將二值圖像水印嵌入FRFT系數幅度函數中的水印算法。仿真結果表明，該水印算法對濾波、噪聲、壓縮等常