圖像指紋提取技術及抗打印—掃描攻擊對策研究.pdf

1、圖像指紋是從數(shù)字圖像中提取的用于內容驗證的微細結構特征，它為圖像驗證、監(jiān)控、識別和檢索提供了重要的手段。與圖像指紋相關的基本研究問題包括：圖像指紋的提取、圖像指紋提取算法的抗攻擊對策、圖像指紋技術的評價和測試、圖像指紋系統(tǒng)的結構框架和圖像指紋的應用。圖像指紋的提取為視覺信息在安全性評測上提供了方法和尺度，是信息安全和圖像處理中非常重要的研究內容。圖像指紋可以保護網絡中數(shù)字圖像產品的安全，還可解決數(shù)字圖像傳輸?shù)陌踩珕栴}。此外，圖像指紋技術

2、在數(shù)字圖像識別、分類、比對、檢索等技術領域也具有應用潛力?？勾蛴『蛼呙韫羰菆D像指紋提取算法的抗攻擊對策的研究重點，打印和掃描也是真?zhèn)舞b別和司法分析的研究焦點。研究抗打印和掃描攻擊的對策，可以使包括證卡、票據(jù)、書籍等硬拷貝媒體獲得數(shù)字圖像指紋和數(shù)字水印的保護，推動數(shù)字圖像指紋和數(shù)字水印技術的實用化。
　　目前多數(shù)圖像指紋提取方法對幾何攻擊魯棒性不強，或者對幾何攻擊和其它信號處理攻擊不具備全面的魯棒性。圖像指紋技術在抗打印和掃描攻擊

3、方面，在國內外還屬于比較新穎的研究領域。本文旨在研究魯棒性強的圖像指紋提取算法，以及抗打印和掃描攻擊的對策。論文的主要創(chuàng)造性研究成果如下：
　　1.提出基于四階累積量的圖像指紋提取算法及其基于 Hilbert掃描的改進算法?；谒碾A累積量的算法只考慮圖像像素行列間的信息，沒有考慮像素空間二維的位置關系，所以又提出基于利用Hilbert掃描的改進算法，新算法中增加了通過 Hilbert空間填充曲線利用像素位置信息，從而提高了基于四階

4、累積量的圖像指紋提取算法的性能。最后，通過仿真實驗比較驗證了這些圖像指紋提取算法的有效性。
　　2.提出基于正交變換系數(shù)符號的圖像指紋提取算法。由于正交變換系數(shù)的符號位能夠反映圖像的邊緣特征，并且符號位本身的正負二值信息非常適合作為二值圖像指紋，因此，提出三種正交變換系數(shù)符號位的指紋提取算法，分別為圖像處理領域廣泛應用的離散余弦變換、沃爾什-哈達瑪變換系數(shù)的符號，以及斜小波變換系數(shù)的符號。基于斜小波變換系數(shù)符號的算法，目的在于探討

5、正交小波變換應用到這個圖像指紋提取框架，即基于正交變換系數(shù)符號的圖像指紋提取的可能性。仿真實驗表明該類指紋提取算法的優(yōu)良性能。
　　3.提出基于圖像失真分析建立的打印-掃描過程模型。針對該模型指出的打印過程的半色調失真，提出了一個基于半色調網點匹配的圖像恢復算法。仿真實驗驗證了新方法的有效性。針對打印-掃描過程模型指出的模糊失真，提出了一個利用自行制備的邊緣測試靶測量掃描儀光學系統(tǒng)點擴展函數(shù)的方法，通過與標準方法比較驗證了該方法的

6、有效性。
　　4.針對打印-掃描過程中存在的幾何失真，提出三個方法來解決該問題。第一個算法是利用矢量圖像打印過程失真程度低的特點，提出基于SVG(Scalable Vector Graphics)矢量圖像的抗幾何攻擊對策。由于打印過程的格式轉換問題，第二個算法提出不依賴具體圖像格式的基于邊框的抗幾何攻擊對策，利用圖像的邊框特征檢測和校正打印-掃描過程中存在的幾何失真。但是由于打印-掃描過程中幾何失真的復雜性，提出了第三個算法，該算