半色调图像数字水印算法及应用地研究

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1、国内图书分类号：TP391.4国际图书分类号：681.39工学博士学位论文半色调图像数字水印算法及应用研究博士研究生：罗浩导师：陆哲明教授副导师：潘正祥教授申请学位：工学博士学科、专业：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2008年3月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391.4U.D.C:681.39DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONHALFTONEIMAGEDIGITALWATERMARKINGALGORITHMSANDAPPLIC

2、ATIONSCandidate:LuoHaoSupervisor:Prof.LuZhe-MingAssociateSupervisor:Prof.PanJeng-ShyangAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpeciality:InstrumentationScienceandTechnologyAffiliation:HarbinInstituteofTechnologyDateofDefence:March,2008Degree-Conferring-Institution:HarbinInsti

3、tuteofTechnology摘要摘要半色调图像是连续色调图像半色调化的产物。随着计算机技术和网络的发展，越来越多的数字半色调图像在网络上发布和传播。如何保护这些数字半色调图像的内容、知识产权等成为一个亟待解决的问题。数字水印技术的主要功能包括对载体媒体的版权声明、保密通信、内容认证、拷贝跟踪、设备控制等。近几年来，以半色调图像为载体的数字水印技术吸引了产学界的普遍关注。本文旨在研究半色调图像数字水印算法及其应用，目的有三，一是进一步完善多媒体数字水印技术体系，二是丰富现有的半色调图像水印技术，三是拓宽传统的半色调图像水印概念并探讨半色调图像水印技术的应

4、用前景。论文的主要创新性研究成果如下：本文提出两种半色调图像的可见水印算法。一种是直接在半色调图像上嵌入可见水印的方法。该方法利用了人眼视觉系统特征来减小水印嵌入引入的视觉失真。另一种是在半色调化过程中嵌入可见水印的方法。文中分别针对点阵调色法和误差扩散法半色调化技术给出了相应的可见水印嵌入方案。这些方案中，输入是连续色调图像，输出是含可见水印的半色调图像。本文提出两种半色调图像可逆水印算法。第一种是基于矢量量化思想，第二种是基于无损数据压缩。这两种方法都需要建立一个查找表，且查找表都由若干相似像素块模式对组成。第一种方法利用基于汉明距的像素块模式相似度测

5、度，而第二种方法利用人眼视觉系统特征来辅助寻找相似像素块模式对，以尽量降低水印嵌入引入的视觉失真。数据嵌入与提取的核心操作都是相似像素块模式对之间的替换。此外，文中还将第一个算法扩展应用于半色调图像的无损认证中，并给出一个实例。在第二种方法的基础上，本文利用半色调图像微结构特征进一步提高了水印嵌入容量。本文提出一种新的基于半色调图像水印的连续色调图像自嵌入算法。传统连续色调图像自嵌入算法一般是将大压缩比压缩后的载体图像信息(如变换后的系数等)嵌入载体图像中。与传统的方法相比，半色调图像作为自嵌入的水印有其独特的优势：数据量大大降低；嵌入与提取简单、计算量小

6、；能很好保持载体图像的视觉品质；逆半色调化技术比较成熟，修复后的图像视觉品质较高。本文提出一种基于半色调图像水印的可视密码术。其核心思想是，在秘密图像加密的同时，还将一个或多个半色调图像作为水印嵌入到多个分享图-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文像中。这种方法可以用来进行分享图像的合法性认证和叛逆者追踪。此外，本文还提出了一种基于半色调图像水印的无扩展可视密码术。其改进之处在于分享图像与原始秘密图像的大小相同，有利于节省存储空间和提高传输速度。关键词半色调图像；可见水印；可逆水印；图像自嵌入；可视密码术-II-AbstractAbstractDigital

7、halftoneimageistheproductofdigitalhalftoning.Withthedevelopmentofcomputerscienceandnetwork,moreandmoredigitalhalftoneimagesareproducedandtransmittedovertheInternet.Aproblemisarisingofhowtoprotectcontent,intelligencepropertyofthesehalftoneimages.Mainfunctionsofdigitalwatermarkingte

8、chniquesincludecovermediacopyrigh