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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。
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。
一种采用改进奇偶量化方法的二维工程图半脆弱水印算法随着数字技术的飞速发展，数字图像在我们日常生活中使用越来越普遍。
然而，数字图像的易复制性、易篡改性和高传播性带来了安全性和隐私保护等众多问题。
为了解决这些问题，人们发展了水印技术，其中半脆弱水印技术是一种比较常见的方法。
本文将介绍一种采用改进奇偶量化方法的二维工程图半脆弱水印算法。
一、半脆弱水印算法概述半脆弱水印算法是指在提高水印嵌入鲁棒性的同时，牺牲一定的隐蔽性，即只能应对部分恶意攻击。
半脆弱水印技术应用广泛，如软件版权保护、图像身份认证、信息安全等方面。
二、改进奇偶量化方法1. 原理奇偶量化是一种二元量化方法，对图像像素值进行奇偶判断，水印嵌入位置取决于像素值的奇偶性，水印信息通过改变像素值的奇偶性来嵌入。
然而，这种方法容易受到位移攻击的影响，因此我们对其进行了改进。
改进的奇偶量化方法是一种基于图像局部特征之间的相关性进行嵌入的二元量化方法。
采用一定大小的移动窗口对原图进行处理，在窗口内计算像素值的差值，并将其转换成与水印位相关的二进制数，按照奇偶数的方式嵌入水印信息。
2. 实现步骤（1）将原图分割成若干小区域，每个区域大小为m×n。
（2）对区域内像素值进行差分处理，按照差分的符号进行分类。
（3）将差分值转换为二进制表示的数，为了保证嵌入信息能够尽量隐蔽，我们采用简单随机序列生成器生成长度为2的随机数序列，用于差分值的二进制表示与水印信息的二进制数字对应。
（4）在每个区域内选择一定数量的像素点进行嵌入水印，将嵌入点的差分值按照奇偶性进行嵌入，形成一个二进制嵌入序列。
（5）将二进制嵌入序列组成形成的水印信息嵌入到原图像素值的奇偶性中。
三、实验效果与分析在进行水印嵌入时，我们设置了相同的移动窗口大小，对比了传统奇偶量化算法和采用改进奇偶量化方法的水印嵌入效果。
结果表明，改进的奇偶量化方法在鲁棒性和隐蔽性上都有很好的表现，缩小了嵌入位置的误差范围，更加稳定和可靠。
基于KMP的高效半脆弱音频水印算法赵红【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2012(038)005【摘要】提出一种基于KMP的高效半脆弱音频水印算法,该算法可以容忍一定程度的常规信号处理操作,检测出对多媒体数据的恶意篡改并定位篡改区域.利用同步信号定位水印的嵌入位置,以提高水印提取的正确率,通过在水印检测系统中引入KMP搜索方法,在保证同步信号准确定位的同时提高算法效率.在篡改定位过程中,无需原始水印的参与.实验结果表明,该算法对篡改区域的定位较精确,效率高,有较好的抗裁剪性能.%An efficient semi-fragile audio watermark based on KMP is proposed in this paper, which can tolerate general signal processing, detect any spiteful tamper on marked multimedia data, and locate spatial regions within an altered image. Synchronous signals are employed to position the embedded watermark so as to improve the accuracy of watermark extraction. KMP calculation is adopted in searching the synchronous signals to increase efficiency. The algorithm can locate tampered regions without the help from the original watermark. Experimental results show that the proposed algorithm has the advantages such as simple computation complexity, good robustness against shearing attack, and accurate location for tamper.【总页数】3页(P111-113)【作者】赵红【作者单位】漳州师范学院,福建漳州363000【正文语种】中文【中图分类】TP309【相关文献】1.基于循环码的LWT-DCT半脆弱音频水印算法 [J], 杨志疆2.基于近似分量能量的半脆弱音频水印算法 [J], 宁超魁;和红杰;陈帆;尹忠科3.基于支持向量机的半脆弱数字音频水印算法 [J], 赵红;沈东升4.用于内容认证的半脆弱音频零水印算法 [J], 刘光玉;张雪英;马朝阳5.基于超混沌加密的半脆弱音频水印算法 [J], 杨晋霞;鞠杰;邵峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
I半脆弱水印算法研究摘要：随着计算机及网络技术的飞速发展，数字图片传播和拷贝变得越来越方便。
对数字图片的信息安全和版权的保护也成为迫切需要解决的实际问题。
数字水印技术是保护知识产权的有效方法。
载有水印的图片的完整性和所有权可通过由图片中提取出的水印证明，由此可防止数字图片被盗版或被篡改。
为了实现数字水印信息的安全性、鲁棒性、不可感知性以及检测的准确性，论文进行了以下工作：(1)通过对水印信息使用Arnold变换进行置乱，实现了水印信息的安全性。
(2)通过修改中高频部分数据的方法嵌入水印，实现了水印信息的鲁棒性和不可感知性。
(3)通过使用两个不相关的伪随机序列嵌入水印，大大提高了检测的准确性。
关键词：数字水印；傅立叶变换；图像处理；信息安全II The Research of Semi-fragile Watermarking AlgorithmAbstract: It is more and more convenient to spread and copy digital images along with the network technology development, and it has become an urgent problem to be solved to protect the copyright and information security of digital images. Digital watermarking technology is an effective method to protect Intellectual Property. Integrity and ownership of the watermarked digital images are proved by the reliable evidences which are extracted from them as watermarks. Piracy and tamper can be avoided by watermark technology. In order to realize safety, robustness, imperceptibility of watermark and accuracy of detection, following works has been done in this paper:(1)Watermark information is processed by Arnold transformation which raises safetyof the watermark.(2)Watermarks are embedded by modifying data in medium and high frequency partsof the image in FFT domain. Robustness and imperceptibility of the watermark is achieved.(3)Two irrelevant pseudo-random sequences which are used to embed watermarksinto images are generated which improves accuracy of detection.Key words：Digital watermarking, Fourier transform, Image processing, Information security西南科技大学本科生毕业论文III目录第一章绪论 (1)1.1 背景、目标和意义 (1)1.2 数字水印技术的国内外研究现状 (4)1.2.1 空间域水印技术 (4)1.2.2 变换域水印技术 (5)第二章数字水印技术概述 (7)2.1 数字水印的定义及属性 (7)2.2 数字水印常见模型 (8)2.2.1 一般数字水印嵌入模型 (8)2.2.2 数字水印提取的理论模型 (9)2.3 数字水印种类 (10)2.3.1 数字水印嵌入位置归类 (10)2.3.2 数字水印检测方式归类 (11)2.3.4 数字水印的鲁棒性归类 (11)2.4 对数字水印的攻击和评价的标准 (12)2.4.1 对数字水印的攻击方式 (12)2.4.2 数字水印评价的标准 (13)2.5 数字水印的典型计算 (13)2.5.1 空间域算法 (13)2.5.2 变换域数字水印算法 (16)第三章基于傅里叶域的半盲水印 (19)3.1 基于Arnold变换的图像置乱算法 (19)3.2 水印算法 (21)3.2.1 算法原理 (21)3.2.2 数字水印嵌入算法 (23)3.2.3 数字水印提取算法 (24)3.3 实验结果及分析 (26)3.3.1 不同嵌入强度下实验结果 (27)致谢 (33)参考文献 (34)附录1 (37)附录2 (41)附录3 (44)附录4 (45)附录5 (46)第一章绪论1.1 背景、目标和意义虽然造纸术和纸币最早出现在中国，但是直到1282年意大利发明了防伪纸币。
纸币中被嵌入了金属丝，以至于纸币嵌入部分薄至透明。
最早水印技术的目的和意义无从考证，也许也是用来辨别真伪，尤其是纸制品。
或许他们仅仅是用来将原产品修饰的更加丰满。
直到18世纪，欧美出现了水印防伪纸币，被用来鉴别货币真伪，并衍生出其他文件的水印。
更早的水印技术可能更加接近于信息加密，譬如1499年出版的书《Hypnerotomacbia Polipbill》，每一章的首字母组合出来便是一句话：Poliam Frater Franciscus Columna Peramavit(Father Francesco Columna loves Polia)。
而对于数字水印是什么时候开始出现的，很少有人能道清。
1979年，Szpanski发表了一篇描述检测文件是否被篡改的机械方法。
9年以后，Holtet al.描述了如何在音频信号中植入验证码的方法。
而在1988年，Komatsu和Tominaga第一次使用了“数字水印”这个词汇。
直到上世纪90年代，数字水印技术才开始蓬勃发展。
1995年开始，科学家们对数字水印技术的研究结果如春笋般展现。
图1.1 每年在IEEE发表的关于数字水印技术文章数维纳所著的《控制论》中提到：信息只为信息，既非物质，亦非能量。
欧美等发达国家在1969年便已进入信息时代。
我国在15年后，即1984年也进入了信息时代的行列。
我们置身于信息时代，信息作为最重要的部分。
2006年，一本医学杂志提到：信息乃标示了物质、能量、信息及其属性。
而信息有七点特性[1]：1.可识别性。
所有信息在识别过程中，出现直接识别和间接识别是基本的函数映射过程。
2.可存储性。
信息能够通过各种手段进行存储。
可以是永久性，也可以是短暂性脱离人类社会，信息不再存在。
3.可扩充性。
信息随时间或空间变化，本体可进行增减扩充。
4.可压缩性。
压缩可以是时间上抽样，也可以是空间上进行函数映射或者编码。
5.可传递性。
在人类社会中，传递性是信息存在的根本价值，若不能传递，信息则不会被人类总结采用。
6.可转换性。
信息之间通过各种方式进行转换，或者说，我们所抽象的静态信息实际是出于动态平衡的。
7.特定范围有效性。
信息只是在一个环境中有效，在其他环境中不一定有效。
譬如人类社会中的各种信息，对于其他生命社会来讲，可能不会有几分价值。
伴随着MIT三极管的发明，我们进入了数字时代。
数字与信息相结合，在信息时代的信息资源尤显重要。
伴随当前的计算机网络发展，各种多媒体以及信息爆炸媒介，信息已经渗透到每个人的生活中。
我们使用信息为我服务，为我们达成很多目标。
人类社会在信息时代不仅取得辉煌的物质成就，精神成就上在80年代末东欧解体，世界多极化发展，人类社会的思想在信息时代的变化尤其快速。
在2011年中东地区发生的"阿拉伯之春"事件，更是信息时代的必然产物，这是一种趋势。
因此，在这个时代，信息的重要性很大，而正确信息的重要性是重中之重。
伴随着信息时代信息更容易复制，更容易传播，以及技术成分含量过高，难以鉴别真伪。
伪造和篡改是摆在眼前很大的难题，如何能够较简便的方式以及又准确的为信息媒介加密是非常重要的。
有价值的信息生产工作耗费大量精力，并且这些信息产品会带来大量的财富。
信息的安全性是生产者不得不考虑的一个重要项目。
而非法的篡改着妄图通过不劳而获或者其他非正当意图的做出的行为必需将其遏制。
通过一些文献的阅读，可以发现大概有两种渠道是非法者的倾向。
一、恶意篡改将原信息进行局部或整体修改，使其失去原有的价值，甚至完全扭转其价值，以达到其恶意的目的。
二、侵犯版权1.违法擅用：未授权的复制和传播原信息产品。
2.违法倒卖：未经授权的情况下将信息产品转卖其他方。
3.破坏版权：将原信息产品的版权破坏，并植入非法的版权，企图混淆黑白。
安全问题主要通过密码学实现，加密变换是变明文为密文，脱密变换是变密文为明文，即使恶意者拿到密文，但是不知解密方法，依然无法获取信息。
虽然随着科技的发展，密码学已经可以加密语音、图像、数据，但是在解密端将密文转为明文后，信息的保护膜将会失去，无法保障其永久的安全性。
此种情形下，如何将信息隐藏并且达到密码学中的安全性是极其重要的属性。
隐藏信息虽然在目前的AES加密中没有采用，是因为AES作为公开的算法在拥有密钥后，已经很难被黑客攻破，但是隐藏信息在图像领域仍然需要。
数字水印作为由此诞生的技术，已经在国内外学术前沿发展成熟，并且为人类带来大量益处。
数字产品在终端之间的交流以及交流过程中，面对极其棘手的两大问题：1.数字信息的访问控制与传输安全；2.数字信息产品的内容的保护。
在实现访问控制之前需要完成客户控制及管理、关于多媒体数据库管理及数据传输安全，主要涉及原信息的加密，传输过程加密以及接收端解密。
而已经较成熟的密码学可以实现这些目的。
除此之外，还涉及到的问题：一是保护信息生产者产权，二是对内容真实度的保护。
第一个目标可以通过密码学多方面实现，而第二个目标，仅仅依靠传统的密码学很难实现，这时，数字水印技术会更好点，更容易实现。
作为隐藏信息的一种技术，数字水印把确定性和保密性的水印嵌入到数字信息产品(如文档、视频、语音、静止图像等)上，达到原信息与水印信息合为一体的效果，进而能够实现传输隐秘、无修改存储、隐秘标注、识别身份、保护知识版权等功能。
因此，它不仅可以正面信息产品的作者是否原创，作为版权问题上依法鉴定、依法起诉的有效证据；同时，信息产品发布者可以再任意时间人以地域检测原产品的完整性，从而达到对信息产品发布者权利的保护，维护社会秩序。
