基于混沌与小波变换的图像数字水印研究与应用

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1、山东理工大学硕士学位论文中文摘要摘要随着网络技术和数字信号处理技术的发展与流行，多媒体信息安全显得日益重要。数字水印技术是用于数字产品的版权保护及内容完整性证明的重要手段；混沌序列具有良好的伪随机性、不可预测性、对初值的极其敏感性等特性：将混沌理论与数字水印技术相结合，可进一步提高隐藏信息的安全性，成为新的多媒体信息保护的有效手段。本文选择数字图像作为水印载体，针对数字水印的分类及混沌在数字水印技术中的应用展开研究。本文的主要研究内容如下：(1)混沌序列作为脆弱水印。提出了一种新的脆弱盲水印生成算法用于图像完整性证明和内容篡改证明。将原始图像分块，对各分块进行一次整数

2、小波变换，将各频带小波系数绝对值的均值映射为混沌初值，经过混沌迭代、量化生成二值混沌序列，并将其作为水印信息嵌入原始图像(载体图像)。基于混沌序列对初值的极端敏感性，该算法生成的脆弱水印对图像的篡改具有高度敏感性及较精确的篡改定位能力。(2)采用混沌序列密码对图像加密。提出一种基于混沌加密与小波变换的双重数字水印算法。算法在健壮水印的基础上加入脆弱水印，通过提高健壮水印的稳健性来减小脆弱水印对其影响。为提高健壮水印的安全性及不可见性，采用混沌序列密码预先对水印图像进行加密处理。仿真实验结果表明该算法对噪声、JPEG压缩、剪切等攻击具有较好的健壮性；对图像的篡改具有高度

3、敏感性及较精确的篡改定位能力；两类水印提取均为盲提取。(3)混沌同步理论在数字水印技术中的应用。构造了一种基于混沌同步原理的非对称数字水印。通过混沌驱动系统生成载有原始水印信息的混沌信号，将其作为水印信号嵌入载体图像。水印提取过程中将提取出的水印信号送入混沌响应系统，根据响应系统的输出信号与水印信号之间的相关性来恢复水印图像。该水印构造方法增强了水印信息的安全性，可有效防止基于预测法的攻击。(4)提出了一种相对完整的基于非对称数字水印的产品交易方案。交易前，商家在样本产品中嵌入非对称的公开水印，方便用户在线检测产品真伪，及时发现盗版：交易过程中，秘密水印及非对称数字交

4、易指纹的嵌入可有效证明版权归属、跟踪盗版用户，避免商家对用户的恶意诬陷。关键词：混沌，小波变换。脆弱水印，双重水印，非对称数字水印山东理工大学硕士学位论文英文摘要AbStractNowadaysdigitalwatermarkingisaneffectivemeanstoprotectthecopyrightandverifytheintegralityofdigitalinformation，whilethechaossequencehasmanygoodcharacteristicssuchaspseudo-random，unpredictability’high

5、sensitivitytoinitialvalue，etc．So，bycombiningthechaostheorywithdigitalwatermarking，WecanimprovethesecurityofhiddeniUformation．Thispaperchoosesdigitalimageaswatermarkcarrier,andresearchestheclassificationofwatermarkandtheapplicationofchaosindigitalwatermarking．Themainpointsareasfollowing：

6、Firstly,thechaossequenceisusedtomakefragilewatermark．Becausechaossequencehashighsensitivitytoinitialvalue，Weuseddual-valuechaossequenceasfragilewatermarkandproposedanewfragileblindwatermarkalgorithm．Thealgorithmimprovestheprobabilityoftamperingtestfurtherandhashighsensitivitytoimagetamp

7、ering．Secondly,weencryptdigitalimageusingchaossequence．Adualdigitalwatermarkalgorithmisproposed．Afragilewatermarkwasembeddedinthedigitalimageafterarobustwatermarkhadbeenembedded．Theinfluenceofthefragilewatermarkontherobustwatermarkwasreducedbyincreasingtherobustnessoftherobustw