面向图像认证的半脆弱数字水印算法研究
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基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法研究的开题报告1.研究背景随着数字技术的快速发展,数字图像的安全性越来越受到关注。
在数字图像中,图像认证和水印技术是保护图像安全的有效手段。
其中,图像认证的目的是确认图像的真实性和完整性,水印技术则是在图像中嵌入特定的信息以实现图像的识别和防伪。
在现有的图像认证和水印技术中,基于计算全息的技术是一种较为新颖的方法,它通过对图像的全息信息进行计算,实现对图像的安全保护。
然而,现有的基于计算全息的技术在应用中存在一些问题,如恶意攻击、复制、篡改等。
因此,需要进一步研究该技术的实现和改进。
2.研究目的本次研究旨在探讨基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法,以实现对数字图像的安全保护。
具体研究内容包括:1)对基于计算全息的图像认证和水印技术进行研究,并分析现有技术存在的问题和不足;2)对半脆弱图像进行认证,通过计算全息技术提高图像安全性,同时又使图像具有一定程度的容错性,减少不必要的误认;3)通过改进算法,实现半脆弱水印在图像篡改后的自适应性恢复,并通过实验验证算法的准确性和实用性。
3.研究方法本次研究采用实验探究和理论分析相结合的方法,对基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法进行研究。
具体研究步骤如下:1)对现有的基于计算全息的技术进行调研,分析其优缺点和不足之处;2)对半脆弱图像进行认证,统计认证结果数据并进行分析;3)针对半脆弱水印在图像篡改后的自适应性恢复问题,提出一种新的算法模型,并进行实验验证;4)通过实验数据和理论分析,对研究结果进行量化评价和总结,并提出进一步的改进和未来研究方向。
4.研究意义本次研究对数字图像的安全认证和水印技术有着重大的意义和实际应用价值。
其主要意义包括:1)进一步提高数字图像的安全性和保护性,有效预防数据泄露和篡改;2)研究具有半脆弱性质的图像认证和水印技术,提高图像的容错性和可靠性;3)探究改进算法及实现机制,为数字图像的安全管理提供有效的技术支持和保障。
一种用于图像认证的半脆弱性数字水印算法
张亚莉;郭雷;杨诸胜
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2005(22)11
【摘要】由图像Harr小波变换的高频系数构造加密序列,对加密序列进行均值量化操作以嵌入或提取水印;量化参数可以根据窜改的灵敏度要求来设置.实验结果表明该算法具有良好的视觉透明性,可对图像内容的恶意窜改进行精确的检测和定位,并且能够忍受多种通用信号处理如亮度调整,线性滤波等带来的失真.
【总页数】3页(P247-249)
【作者】张亚莉;郭雷;杨诸胜
【作者单位】西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.用于JPEG2000图像认证的半脆弱性数字水印算法 [J], 张静;张春田
2.用于图像认证的半脆弱性数字水印研究 [J], 侯振华;陈生潭
3.一种半脆弱性数字图像水印算法 [J], 董刚;张良;张春田
4.一种用于图像认证的半脆弱数字水印算法 [J], 魏伟一;张贵仓;秦娜
5.一种用于彩色图像认证的脆弱性数字水印方法 [J], 谭春娇;朱宁波
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实现图像篡改检测和内容恢复的半脆弱数字水印的研究的开题报告一、研究背景随着数字图像技术的发展,图像篡改成为了一种越来越普遍的现象。
在某些情况下,图像篡改甚至对人们的生命和财产安全带来了威胁。
为了应对这一问题,数字水印技术应运而生。
数字水印是在数字媒体中插入的一种不可见的信息,用于保护版权、安全和追踪等。
数字水印技术可以分为不可见数字水印和半脆弱数字水印两种类型。
其中,半脆弱数字水印是指只能抵抗某些特定的攻击,但在其他攻击下仍然容易破解。
半脆弱数字水印适用于图像加水印后仍然需要进行一定的修改、处理或压缩等操作的应用场合。
二、研究目的本研究旨在开发一种基于半脆弱数字水印技术的图像篡改检测和内容恢复方法,以保护数字图像的版权和安全。
具体目标包括:1. 设计一种有效的半脆弱数字水印算法,实现数字水印的嵌入和提取;2. 开发一种图像篡改检测算法,较准确地检测数字水印信息是否被篡改;3. 实现一种图像内容恢复算法,使得篡改过的图像在经过检测后能够恢复原有的内容;4. 对所设计的算法进行实验验证,并与其他已有的算法进行比较分析。
三、研究内容1. 半脆弱数字水印技术研究:分析已有的数字水印算法,并设计一种适合本研究的算法。
2. 图像篡改检测算法研究:研究基于半脆弱数字水印的图像篡改检测算法,确保有效地检测出篡改图像。
3. 图像内容恢复算法研究:通过数字水印信息的嵌入和提取,实现图像内容的恢复。
4. 实验验证和比较分析:选取不同类型的图像,并针对不同的攻击方式进行实验验证。
并将所设计的算法与已有的算法进行比较分析,验证所设计算法的有效性和优越性。
四、研究意义本研究的意义主要体现在以下几个方面:1. 基于半脆弱数字水印技术的图像篡改检测和内容恢复算法,能够有效地保护数字图像的版权和安全,增加数字图像的应用范围和价值。
2. 通过本研究的实验验证和比较分析,能够进一步完善数字水印相关技术,提高数字水印的应用效果和可靠性。
数字图像中脆弱水印关键算法研究的开题报告一、研究背景和意义随着数字图像的广泛应用,保护数字图像的知识产权和完整性变得越来越重要。
一种常见的保护方法是使用数字水印技术,在数字图像中嵌入一些不可见的信息,以标识和保护原始图像。
但是传统数字水印技术存在着一些问题,如攻击者可以通过修改、裁剪、添加噪声等方法破坏水印,使得水印失效。
因此,研究数字图像中脆弱水印关键算法,对提高数字图像保护的能力具有重要意义。
与传统数字水印技术不同,脆弱水印是一种特殊的水印,容易被攻击者破坏。
但是,其在防抵赖和图像完整性方面具有独特的优势。
因此,脆弱水印技术在图像认证和防篡改方面具有广泛的应用前景。
二、研究目标和内容本文旨在研究数字图像中脆弱水印关键算法,探讨其在数字图像保护和认证领域的应用。
具体研究内容包括以下方面:1.脆弱水印的定义和分类:介绍脆弱水印的定义、分类和特点,对脆弱水印技术的基本概念进行详细阐述。
2.脆弱水印关键算法的研究:研究数字图像中脆弱水印的嵌入和提取算法,包括基于离散小波变换、主成分分析和奇异值分解等多种算法。
3.脆弱水印抵抗攻击性能的研究:探讨脆弱水印算法的抗攻击性能及其提高方法,比较各种算法在不同攻击条件下的鲁棒性。
4.脆弱水印的应用:研究脆弱水印技术在数字图像保护、认证和版权保护方面的应用,对其实际应用进行案例分析和评估。
三、研究方法本文将采用文献综述和实验研究相结合的方法进行研究,主要研究方法包括如下几个方面:1.文献综述:结合现有文献,对脆弱水印技术的基本概念、发展历程、分类和研究现状进行系统性梳理和总结。
2.算法设计:基于文献综述,设计脆弱水印嵌入和提取算法,并通过实验验证其有效性和性能。
3.攻击性能测试:对各种算法在不同攻击条件下的鲁棒性进行测试和分析,探讨提高脆弱水印抗攻击性能的方法。
4.应用案例分析:以版权保护为主要应用场景,分析脆弱水印技术在实际应用中的优势和不足,并提出相应的改进方法。
基于彩色图像认证的半脆弱水印的研究摘要:在数字革命的年代数字图像处理和传输的变得快速而简单。
同样的图像处理技术也可用于黑客篡改任何图像和非法使用。
这使得在信息爆炸的时代中数字图像的安全性和完整性成为特别重要的问题。
本文提出了一种图像认证及恢复新的半脆弱水印算法。
在原始图像中完成水印生成和嵌入,图像认证不要求任何水印附加信息和原始图像,从而提高水印的保密性和安全性。
关键词:图像认证;水印;鲁棒性;脆弱性中图分类号:tp309 文献标识码:a 文章编号:1674-7712 (2013)02-0065-01一、前言数字技术的快速增长和迅速发展的互联网,数字图像处理变得简单易行。
在全球通过网络可以发送和接收数字图像信息。
这种趋势有几个优点,包括灵活性,成本低廉等优点,但同时也有一些严重的缺点。
它很容易被黑客非法访问、操纵、复制数据。
数字水印的嵌入和提取设备用程序插入水印,媒体和提取的水印嵌入的水印数据。
其中检测是用来检测一个给定的媒体是否包含特定水印是很重要的过程。
二、图像认证水印技术的分类典型的图像认证水印技术一般分为鲁棒性水印技术和脆弱性水印技术。
鲁棒性水印技术能承受包括无意的(如图像压缩,滤波,噪声污染,尺寸变化)或有意的(如恶意攻击)的篡改,通常使用在保护版权上。
而往往在防止原始信息的任何篡改方面使用的是脆弱性水印技术,这种技术还可以定位篡改的图像位置。
水印嵌入是通过量化小波系数来实现的,但是无法区分恶意篡改和偶然失真,所以说水印嵌入是特别脆弱的。
实现图像认证及篡改定位基于小波变换技术。
基于频谱分析的网格模型,可以实现恶意攻击位置可视化,位置定位标记,通常使用的是内容认证的半脆弱水印算法。
综上所述,本文提出了一种自适应图像认证的半脆弱数字水印算法,具有智能性。
三、半脆弱数字水印和图像认证系统模型(一)半脆弱数字水印特征基本。
半脆弱数字水印算法具备的3个特性:(1)隐形性水印的隐形性含义有两个层面:一是水印嵌入后会在人类的可视范围不可察觉性的同时也不会影响宿主可视化功能特征;二是不影响宿主信息的固有特征的同时还可以对宿主信息进行相应处理。
基于图像内容认证的Contourlet域半脆弱水印算法景运革【期刊名称】《山西师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(026)002【摘要】本文针对小波变换不能有效表达二维信号的状况,提出了一种基于图像内容认证的Contourlet域半脆弱水印算法,算法修改了小波域的HVS模型,将修改后的模型应用于Contourlet变换域,提取图像的颜色、边缘、纹理特征作为水印信息.水印嵌入时选择变换后能量最大的方向子带,将该方向子带利用混沌映射置乱后嵌入水印.实验证明本算法提高了载体图像的透明性与水印的安全性.认证检测时,无需原始图像和原始水印,实现了盲认证.算法能够抵抗JPEG、JPEG2000压缩等一般的图像处理操作,并对恶意篡改报警,定位篡改部位.滑动窗口滤波消除了一般图像处理操作产生的虚假的报警点.%According to wavelet transform non effective expression two-dimensional, we proposed an algorithm based on the content of images in the contourlet domain, modified the HVS model in the wavelet domain to adapt contourlet transform and extracted the watermark. Watermark is embedded in the largest energy sub-band after eontoudet transform,increased transparency and security of watermark. Image authentication and watermark extract needed no information about the original watermark and original image, achieved a blind certification. Algorithm can resist the JPEG, JPEG2000 compression and other common image processing operations, give an alarm for malicions tampering, andlocate tampered parts. Sliding window filter eliminates the general image processing operations generated a false alarm.【总页数】5页(P28-32)【作者】景运革【作者单位】运城学院公共计算机教学部,山西运城044000【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.用于图像内容认证的半脆弱水印新算法 [J], 王友卫;刘元宁;朱晓冬2.基于分块的小波域图像半脆弱水印认证算法 [J], 武凤翔;岳晓丽;徐江峰3.用于图像内容认证的半脆弱水印嵌入算法 [J], 王向阳;杨红颖;陈利科;赵红4.一种基于Contourlet变换的图像内容认证算法 [J], 秦娜;张贵仓;杨军彦5.基于DWT的图像内容半脆弱水印认证算法 [J], 张劲松;杨玫;周立新因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第4期2010年4月电子学报ACrAⅡ正a11t0NICASIMCAVd.38No.4Apr.2010一种新颖的用于图像内容认证、定位和恢复的半脆弱数字水印算法研究段贵多1,赵希2,李建平1,廖建明1(1.电子科技大学计算机科学与工程学院,四川成都610054;2.DepartmentofComputing,University0fSI珊ey,Guildford,GU27XH,UK)摘要:本文提出了一种半脆弱,分块和基于内容的数字水印技术.该算法可以准确的实现篡改区域的认证,定位和恢复.算法基于独立分块技术将用于认证的水印比特嵌入到每个块的Slant变换域的中频区域.嵌入过程是基于我们通过实验发现大部分的Slant中频系数的正负符号在非恶意操作前后保持不变这一性质.在恢复系统中,恢复比特来源于原图压缩后的数据并将此数据嵌入到图像的最低有效位以实现自恢复.认证度由虚警检测率和误警检查率测定.仿真实验表明我们的算法能够准确的检测和定位出篡改区域并能实现篡改区域的近似恢复.另外,与基于DCT和PST变换的算法相比,我们的算法能够更有效的抵抗一些恶意和非恶意操作同时实施的操作.关键词:半脆弱水印;图像认证;恢复中图分类号:TP309.2文献标识码:A文章编号:0372.2112(2010)04-0842.06ANovelSemi—fragileDigitalWatermarkingAlgorithmforImageContentAuthentication,LocalizationandRecoveryDUMqCui.du01,ZHAOXi2,LIJian.pin91,LIAOJian—ming(1.Sdwdof凸哗S豳.nmandEngineering,UniversityofE/eartm/c溉andTechndogyofCh/na,S/dmanc^啦,610054,O=/na;2.OWon,,刎ofCo.删ing,UrgversityofSurrey,Guddford,GU27XH,UK)Abstract:Asemi-fragile,block-wiseandcontent-basedwatermarkingmethodfortamperdetectionandrecoveryisgesentedinthispaper.Thenon-overlappingblocksarcusedandthewatermarkbitsforauthenticationareembeddedintothemiddlefrequencyregionofeachblockintheSTSlantTransformdomain.Theembeddingp[ocessisbasedonthediscoverywhichthesignoftheIIlostSTcoefficientsmaintaininvariant.Fortherecoverymechanism,therecoverybitsgeneratedfromthecompressedoriginalinlageareembeddedintotheleastsignificantbits(LsB)ofthewatel/narkedimage.Thedegreeoftheauthenticityismeasuredbythefalseposidvede删∞rateandfalsenegativedetectionrate.Simulationresultsdemonstratedthatourmethodisablet0accuratelydetectandlocalizethetampcredregionaswellasapproximatelyi'll?overit.Furthermore,asc0I呷arewiththeDcrandPsTbasedschemes,ourproposedmethodobtainsbetterperformancewhenbothmaliciousandnon-maliciousmanipulationsarcappliedtogeth-er.Keywords-.s删一仃ag.dewat岛marI(;imageauthentication;recovery1引言过去的十多年里,由于Internet和软件工具的迅速发展使得网络信息的复制和修改变得极其容易.如何保护这些信息内容的完整性和真实性成为了当前迫切需要解决的问题之一.传统的数字签名技术虽然能够达到内容认证的目的,但数字签名作为附加信息随原作品信息传递的方式,使得作品信息一旦发生格式改变,签名就很容易丢失,从而造成认证的失败.更重要的是数字签名无法实现篡改区域的定位和恢复,而知道篡改位置和内容具有实际应用的价值.脆弱和半脆弱水印技术是数字签名技术的一个有效补充,他们在多媒体信息内容认证,定位和恢复中已发挥了重要的作用.脆弱水印技术uoJ是一种最敏感的水印技术,它不允许作品信息有任何的改动,甚至是一个比特的改动.然而,随着由传输和存储引起的轻微的信号处理操作,诸如JPEG压缩,加噪,被认为是可接受而且是需要的操作后,半脆弱水印更适合于实际应用的收稿日期:2009-02-12;修回日期:2009-04-28基金项目:国家863高技术研究发展计划(No.2007AA0128423);国家自然科学基金(No.60703113)万方数据第4期段贵多:一种新颖的用于图像内容认证、定位和恢复的半脆弱数字水印算法研究843需要,吸引了众多研究者的注意.半脆弱水印技术能够检测到对信息内容的恶意操作而允许非恶意操作通过.过去的十几年里,研究者们提出了许多用于图像内容认证的半脆弱水印的算法H一0l,这些算法大致可以分为空域算法和变换域算法.空域算法常采用最低有效位(LSB)算法,其算法简单,易于实现.但由于空域算法对非恶意操作的鲁棒性较差,所以变换域的算法更符合实际应用的需求.常见的变换域算法有基于离散余弦变换(D(T)[5,6|,刚7]和离散小波变换(DWT)E8枷].一种典型的DCT域的半脆弱水印算法是h和‰提出的bJ.该算法不仅能够检测和定位篡改区域,还能够较好的抵抗JPEG压缩操作(QF=50).然而关于其他非恶意操作的抵抗情况文中并未涉及.文献[7]中Ho等提出了一种基于PST变换的半脆弱水印算法,算法采用的是典型的独立分块技术,并利用文献[4]中的自恢复方法实现了篡改区域的近似恢复.实验结果证明,与传统的基于DCT变换的算法相比,基于PST的算法有一定的优越性.最近,研究者们集中研究了基于DWT的半脆弱水印算法旧00|,这是因为DWT在空间域和频域具有良好的局部化特性使得认证过程不再需要分块技术即可实现.今后,我们期望使用DWT技术提高篡改检测的精确度.本文基于Slant变换提出了一种半脆弱水印算法,选择Slant变换主要是基于以下考虑:(1)Slant变换已经在图像编码中展示了优越性u川,它能够显著地减少带宽,从而对于一般大小的图像块编码具有更少的均方误差;(2)基于Slant变换的编码方法比基于其他的酉计算方法所得到的图像质量更好;(3)类似于Walsh.Hadamard变换,Slant变换在能量压缩方面是次最优的[16],这点对于水印信息隐藏在中高频的扩频中是及其有利的m1;(4)根据实验,ST域中大多数的中频系数的正负符号在JPEG压缩和Gussian加噪前后保持不变,利用这个重要的性质,我们通过调节系数值完成水印的嵌入.另外,在一些现存的算法中【13.14|,研究者们主要注重单个的操作,如JPEG压缩,复制和粘贴操作,但在实际应用中,图像更有可能的是同时经历这些操作.另外,很多算法[7,15]只注重误警检测率(P即),很少提及虚警检测率(P刚),但我们认为两者的同时考虑有助于提高算法的准确性.基于以上考虑,我们选择8×8大小的独立分块技术.虽然独立分块技术存在安全性和分块大小与检测精度有关的问题,但不失为一种简单可行的好办法.图像首先被分成了互不重叠的8×8的小块,然后对每个小块实施Slant变换,并将用于认证的水印比特嵌入到每个块的Slant变换域中的中频区域.在恢复系统中,恢复比特来源于原图压缩后的数据并将此数据随机嵌入到图像的最低有效位以实现自恢复.认证度由P伊和P州测定.2算法分析2.1Slant变换简介Slant变换的正反变换可以表述如下:[V]=[曲][U][曲]1f1、[U]=[&]’[y][&]其中,[u]代表原图,其大小为NXN,[y]表示变换后的矩阵,[曲]为NXN的酉Slant矩阵,其表示如图1.1以二0{。
面向图像认证的半脆弱数字水印算法研究
摘要:本文在介绍图像认证及半脆弱数字水印的相关理论的基础上,提出一种可以应用于图像认证的半脆弱数字水印算法,详细阐述了水印嵌入的步骤,并通过实验结果验证了该算法的有效性。
关键词:图像认证半脆弱数字水印
随着当今网络的快速发展和现代计算机通信技术的不断进步,数字产品的安全性受到了极大地威胁,由此可能引发各种严重的问题。
因此,急需这样一种方法,能够保护产品内容的完整性。
由于数字产品无失真复制的特性,很容易就会被修改及拷贝。
在不能保证其内容的完整性,或者是怀疑其内容的真实性的情况下,用图像认证技术来鉴定该数字产品,就显的尤为重要。
1 图像认证的概念
图像认证[1]是对数字图像的感知内容进行认证的一门技术。
数字产品的安全保护是近几年来,数字水印研究的热点。
在出版领域,对于知识产权的保护日益重要,授权者通常对商品的原始性表现出极大的兴趣。
在司法领域,对于呈堂证供是一些非纸质的证据而言,可通过本文所提到的手段来加以鉴定,依据鉴定结果给出公正的司法判决。
由于医学的高精确性的特性,原始光片是否发生细微的变化,对于给出最后的诊断都起着重要的作用。
通俗的说,通常需要考虑的问题有:数字产品是否已经被篡改、替换和恶意攻击;数字产品是否发生质的改
变;数字产品篡改的区域是否能够进行还原等等。
是否被篡改?是否出现了品质上的变化?是否仅部分受到篡改和损坏?是否能通过一些手段来还原?
2 图像认证的分类
根据图像认证的完整性标准,可以分为精确认证和选择认证。
2.1 精确认证
这种认证方法的根本目的是检查载体数据是否仍然保持其原始性,任何细微的差别都会被认定为无效。
通常在医学、商业领域使用较为广泛,而对于版权保护这样需要高容错的可靠性鉴定领域是不适用的。
2.2 选择认证
精确认证适用于很多场合。
然而,通常在一副图像中,一般情况下,即便图像中进行了许多有损的操作,但人眼看来,处理后的效果与之前的效果并没有显著的差别。
如果这种高质量压缩的图像,使用精确认证的话,肯定是无法通过的,由此又产生了选择性认证的提出。
3 用于图像认证的半脆弱数字水印算法
半脆弱数字水印[2]是数字水印技术的一种,性质介于脆弱水印和
鲁棒性水印之间。
鲁棒性水印主要可以应用于数字产品的版权保护,能够接受有意的(比如恶意篡改)或者无意的(比如滤波、噪声污染、图像压缩等等)的变动。
脆弱性水印主要用来防止对载体数据的任何篡改,并且对篡改区域进行定位,但是其鲁棒性比较差,不能接受丝毫的对载体数据的常规合理(保留载体数据内容)的操作。
半脆弱数字水印技术能够结合脆弱水印和鲁棒水印的优点,具备一定的鲁棒性,可以抵抗常规合理处理操作对嵌入水印的影响,并且能够对载体数据的篡改区域进行识别和定位。
在对数字图像的很大一部分应用范围中,少量比特的改变并不会引起图像的使用价值,并且由于其自身特点,常常需要压缩后传播,很明显压缩后的图像也是可以被正常使用的。
半脆弱数字水印技术就是在这一背景下提出的,其在当今社会有着更为广泛的实际应用价值。
3.1 水印生成算法
3.3 实验结果
图1显示了含水印的Baboon图被篡改后检测和认证结果。
(a)为水印图像;(b)为被篡改图像;(c)为对篡改图像认证结果,认证结果显示篡改区域可被检测和准确定位。
4 结语
本文提出一种用于图像内容认证的半脆弱数字水印算法,能对恶意篡改进行准确定位,实验结果显示了算法的有效性。
参考文献
[1]张建明.数字水印嵌入算法分析[J].潍坊学院学报,2005
[2]黄继武,YunQ.SHI,程卫东.DCT域图像水印:嵌入对策和算法[J].电子学报,28(4):57~60.。