奇异值分解 水印 matlab,基于奇异值分解的数字图像水印算法研究毕业论文

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基于奇异值分解的数字图像水印算法研究毕业论文

本文共计54页，25261字；

摘 要

数字水印是将身份确认信息或保密信息镶嵌于图像中的一种技术，可靠的水印可为信息的安全提供可靠的保证。目前许多水印算法是在空间域或变换域插入数据的，例如离散余弦变换(DCT)、离散傅立叶变换(DFT)、离散小波变换(DWT)。在本文中，采用了基于奇异值分解(Singular Value Decomposition)的数字水印算法。图像奇异值分解(SVD)有以下性质：分解后图像矩阵的奇异值集中反映了图像的“亮度”(能量)特性，而对应的奇异矩阵只反映了图像的“几何”特性。因而奇异值的细微变化不会影响图像的视觉效果。

在本文算法中，置乱用于数字图像隐藏的预处理和后处理。对数字水印信号进行置乱分散了原始水印信号的相关性，在遭到剪切攻击时可以将错误码元尽可能分散，因此有效地提高了数字水印算法的抗剪切攻击性能。本算法是采用Arnold变换对水印图像进行置乱的，但利用Arnold变换周期性来恢复原图的计算量很大。所以在后处理过程中，采用了一种利用逆变换矩阵来求Arnold反变换的算法。本文算法还对提取出的水印进行了量化。首先确定像素值为1的下限和上限，然后对提取的水印图像进行了二值化处理，使最终的水印图像效果更佳。本论文算法还尝试将奇异值分解与离散小波变换相结合，即将水印嵌入到原图像二维离散变换后所得低频部分。实验结果表明，基于奇异值分解的本算法对常用的图像处理攻击具有良好的鲁棒性和不可见性。

关键词：奇异值分解，数字图像水印，鲁棒性，Arnold变换

ABSTRACT

Digital watermarking is a technique that can inlay identity information and secrecy information into images. Reliable watermarking provides a pledge for information safety. Many current watermarking algorithms insert data in the spatial or transform domains like the discrete cosine, the discrete Fourier, and the discrete wavelet transforms. In this paper, propose a digital watermarking algorithm based on Singular Value Decomposition (SVD). According to some properties, of SVD, each singular value (SV) specifies the luminance of the SVD image layer, whereas the respective pair of singular vectors specifies image geometry. Therefore slight variations of SV cannot effect the visual perception.

目 录

摘 要I

ABSTRACTII

第一章 概述1

1.1 数字图像水印的相关知识1

1.1.1 数字图像水印1

1.1.2 数字图像水印技术1

1.1.3 数字图像水印技术的分类2

1.2 基于SVD的水印算法研究现状4

1.3 本论文章节安排6

第二章 算法相关技术介绍7

2.1 奇异值分解(SVD)的特性7

2.2 Arnold变换8

2.2.1 Arnold变换及其周期性8

2.2.2 Arnold反变换算法9

2.3SVD与其他算法的结合10

2.3.1 基于DCT和SVD的数字图像水印技术10

2.3.2 基于DWT和SVD的数字水印算法11

2.3.3 基于DFT－SVD域抗几何攻击图像水印算法12

2.4数字图像处理及Matlab简介14

2.4.1 Matlab简介14

2.4.2 数字图像处理简介16

第三章 基于奇异值分解的数字图像水印算法18

3.1 水印嵌入算法18

3.2 水印提取算法18

3.3改进的基于SVD的数字图像水印算法20

3.4攻击测试与结果分析22

3.5 尝试与离散小波变换结合30

3.5.1 算法介绍30

3.5.2 攻击测试30

第四章 总结35

4.1 工作总结35

4.2 展望36

致谢37

参考文献38

附录40

部分参考文献

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[2] HISASHI,AKIO MIYAZAKI，AKIHIRO YAMAMOTO．A digital watermark technique based on the wavelet transform and its robustness on image compression and transformation[J]．IEICE Trans Fundamentals，1999，E82A(1)；90~98

[3]刘瑞桢，谭铁牛. 基于奇异值分解的数字图像水印[J]．电子学报，2001，29(2)：168～171

[4] 孙锐，孙洪，姚天任. 基于奇异值分解的半易损水印算法[J]．电路与系统学报，2002，7(3)：62~65

[5] 胡志刚，谢萍，张宪民. 一种基于奇异值分解的数字水印算法[J]．计算机工程，2003，29(17)：162~164

[6]仝黎，程正兴. 基于矩阵奇异值分解的小波包域灰度级数字水印技术[J]．咸阳师范学院学报，2003，18(6)：9~15

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