基于小波变换和hvs的图像与视频水印算法分析

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1、·中南民族大学硕士学位论文摘要随着信息技术和计算机网络技术的飞速发展，多媒体数据的生产和分发都实现了数字化和网络化。数字多媒体数据（如图像、文本、音频、视频、三维模型等）的存储、拷贝与传播变得极为容易，但由此引发的盗版问题已成为日益严重的社会问题且亟待解决。作为数字多媒体版权保护的一种有效手段，数字水印技术由于具有不可感知性和鲁棒性等特性，目前已成为国内外信息安全领域研究的热点。本文回顾了多媒体数字水印技术的研究现状、一般模型、基本要求及典型算法。针对图像及视频的版权保护作了深入的研究，分别提出了一种基于混沌与Arnold

2、变换的二值图像混沌置乱加密算法以及基于离散小波变换与人类视觉系统特性的一种图像水印算法和一种视频水印算法：（1）为了提高水印的安全性和抵御恶意攻击的能力，提出了一种基于混沌与Arnold变换的二值图像置乱加密算法。算法先使用一维混沌映射生成的混沌序列修改水印图像的像素值，再用Arnold变换对其进行置乱处理。该算法实现简单，计算量较小，且有很高的安全性。（2）提出了一种基于离散小波变换的图像自适应水印算法。利用多分辨率技术，算法将经多分辨率分解后的水印图像嵌入到原始图像经多分辨率分解后的对应频带上。根据人眼视觉系统对图像亮

3、度、纹理和频率的掩蔽特性对水印嵌入强度进行自适应调节，水印提取过程中不需要原始图像的参与，实现了盲提取功能。仿真实验结果表明：该算法具有很好的透明性，并且嵌入水印后的图像对JPEG2000有损压缩、均值滤波、高斯滤波、高斯噪声、椒盐噪声和剪切等攻击是鲁棒的。与传统的基于离散小波变换低频子带的算法相比，对常见的攻击具有更好的鲁棒性。（3）提出了一种以二值图像作为水印和基于三维离散小波变换与人眼视觉系统特性的视频自适应水印算法。首先，对水印图像进行混沌加密和Arnold置乱处理，利用基于方向经验模式分解的视频场景镜头分割方法将

4、视频信号切分为不同的场景，通过密钥从中选取若干场景进行三级三维离散小波变换。其次，对低频子带进行区域划分，借助人眼视觉系统对图像纹理区域、运动区域的掩蔽特性，使得水印的嵌入强度具有自适应性。仿真实验结果表明：文中的算法具有较好的不可见性，····I····基于小波变换和HVS的图像与视频水印算法研究对于诸如亮度改变、高斯噪声、椒盐噪声、中值滤波、帧删除、帧平均、帧置换和MPEG压缩等攻击具有很好的鲁棒性。关键词：图像水印；视频水印；版权保护；离散小波变换；人类视觉系统；鲁棒性；盲检测····II····中南民族大学硕士学位

5、论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofinformationtechnologyandcomputernetworktechnology,multimediaproductionanddistributionisdigitalandnetwork.Digitalmultimediadata(suchasimage,text,audio,video,3Dmodel,etc.)storage,copyinganddisseminationhasbecomeextremelyeasy,butthe

6、piracyproblemhasbecomeanincreasinglyserioussocialproblemsandmustberesolved.Asanimportantandeffectivesolutiontoprotecttheintellectualpropertyrightsofdigitalmultimedia,adigitalwatermarkingisinformationthatisimperceptiblyandrobustlyembeddedintothemultimediadata,hasbe

7、comeahotareaofinformationsecurityathomeandabroad.Thisthesisreviewstheresearchstatus,thegeneralmodel,thebasicrequirementsandtypicalalgorithmsaboutmultimediadigitalwatermarkingtechnology,thenforthecopyrightprotectionofdigitalimageandvideo,onebinaryimagechaoticencryp

8、tionalgorithmbasedonchaosandArnoldtransform,oneimagewatermarkingalgorithmandonevideowatermarkingalgorithmbasedondiscretewavelettransformandthecharacteri