結合紋理方向性的非下采樣剪切波域數(shù)字水印算法研究.pdf

1、多尺度幾何分析能夠有效的表示圖像或者更高維信號的奇異特征，而剪切波(Shearlet)作為多尺度分析函數(shù)發(fā)展的最新產物，具有更強的方向敏感性和稀疏表達能力。本文在深入研究剪切波變換理論的基礎上，把非下采樣剪切波變換應用于數(shù)字圖像水印領域。非下采樣剪切波在變換過程中舍棄了剪切波變換中下采樣的操作，避免了分解后出現(xiàn)頻譜混疊現(xiàn)象，使得它擁有較好的頻域局部化特征、多重方向特性以及能夠最稀疏的表示圖像的能力。圖像經過非下采樣剪切波變換被分解為多個

2、方向子帶，本文結合圖像紋理方向特性選取合適的方向子帶作為水印的嵌入位置。最后基于對角奇異值分解與主成分分析提出兩種剪切波域圖像水印算法。具體主要工作如下:
　　(1)非下采樣Shearlet水印嵌入位置的選取。圖像經過非下采樣剪切波變換后被分解為不同尺度、多方向的子帶圖像。選取合適的子帶圖像作為水印的嵌入位置對于水印算法的性能起著很重要的作用。本文分析了圖像的紋理特征并經過實驗論證，最終確定把紋理方向特性作為水印嵌入位置的選取準則

3、。紋理特征代表著圖像高頻等細節(jié)信息，其與水印的結合符合人眼視覺特征，也有利于水印魯棒性的提高。
　　(2)結合圖像紋理方向性與對角奇異值分解的非下采樣Shearlet域非盲水印算法。在確定把紋理方向性作為水印嵌入位置的選取標準后，利用對角奇異值分解實現(xiàn)水印的嵌入。對角奇異值分解不僅擁有穩(wěn)定、旋轉不變性等優(yōu)良特性外，而且相較于標準奇異值分解，它對圖像的損壞較小，使得嵌入水印后的圖像具有更高的峰值信噪比。此外，由于其獨特的計算過程提高

4、了水印的安全性能。實驗結果證明，水印的嵌入并沒有引起原始圖像的失真，而且經過大量圖像攻擊之后水印能夠完整的提取出來。
　　(3)在研究圖像紋理方向性理論的基礎上，結合主成分分析(PCA)，實現(xiàn)了一種基于非下采樣Shearlet域盲水印提取算法。在確定水印嵌入位置后，通過主成分分析獲取能夠最佳表示圖像主要信息的降維特征信息，在此基礎上利用相鄰像素特征平均值的方法實現(xiàn)水印的嵌入與盲提取。降維特征信息包含了圖像大量的能量，使得水印能夠抵