基于圖像特征點的抗畸變全息水印算法研究
發(fā)布時間：2021-04-08 19:45
隨著人類生活方式趨于多樣化,數(shù)字圖像在日常生活中的應用更為普及。然而,現(xiàn)如今高度發(fā)達的網(wǎng)絡技術使得數(shù)字圖像的安全性遭受著嚴重威脅。在這種嚴峻的形勢下,數(shù)字水印技術走進了人們的視野,并在這些年得到大批學者的高度關注。在實際應用中,水印圖像常常會遭到損壞或攻擊,如何提高水印圖像的魯棒性已經成為該技術被廣泛應用的瓶頸問題。本文圍繞能夠抵抗幾何攻擊的數(shù)字圖像水印技術展開研究,主要工作和研究結果有如下幾點:（1）為提高數(shù)字水印的魯棒性與安全性,本論文開展了計算全息水印和數(shù)字全息水印的算法研究,編程實現(xiàn)了數(shù)字全息中的四步相移法和計算全息中的博奇編碼算法,完成了全息圖的生成和圖像重建。根據(jù)設計的水印算法的不同,選擇合適的全息計算方法,實現(xiàn)了數(shù)字全息水印在載體圖像中的嵌入與提取。（2）為實現(xiàn)水印抗幾何攻擊,開展了基于DCT（Discrete Cosine Transform,DCT）、DWT（Discrete Wavelet Transform,DWT）的抗幾何全息水印算法研究。首先采用四步相移法計算生成數(shù)字水印全息圖,再利用DWT、DCT算法對載體圖像做圖像的DWT、DCT變換,在變換域內實現(xiàn)全息水...
【文章來源】：北京印刷學院北京市
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
計息圖的制作流程
8圖2-2計算全息圖的光學系統(tǒng)2.1.3數(shù)字全息數(shù)字全息圖同樣混合了計算和光學。該技術采用了光電技術，用數(shù)字攝像機取代了傳統(tǒng)的光敏材料，用不帶聚焦光學的圖像傳感器記錄物干涉條紋。重構物體的像是利用了衍射理論，把波場從圖像傳感器平面反傳播到物體平面。在數(shù)字全息系統(tǒng)中，采樣理論占據(jù)著十分重要的地位。通常而言，在經典的采樣理論中，對被采樣的信息有必定的要求：信息的頻率應當有限。而在全息技術中，同樣有空間頻率有限的要求。給定全息圖的干涉條紋的陣列具有的像素數(shù)量是N×N，像素間距是Δζ。根據(jù)奈奎斯特采樣定理可知，下式(2-9)能夠唯一確定最大可分辨的空間頻率：(2-9)一般而言，Δζ的取值大于5μm，并且由干涉理論可知，在給定波長的條件下，其最大空間頻率maxf能夠通過參考光波和物光波之間的最大角度唯一確定：(2-10)當θ的取值較小時，通�？梢哉J為，由式(2-9)和式(2-10)能夠得出：(2-11)因此，當給定了光源的波長和CCD的分辨率時，就能夠對參考光波和物光波間夾角大小的限制進行確定。)2sin(2maxmaxθλf=22sinθθ=ζλθΔ<2maxΔζ=21maxf
17圖2-4生成高斯差分金字塔(2)空間極值點檢測檢測DOG函數(shù)中的極值點，就是將像素點和它所有的相鄰點進行比較，判斷它與相鄰點的大校鄰點的位置如圖2-5所示，被檢測的中心點需要同26個點進行比較，分別是同一尺度的8個相鄰點，以及上下相鄰尺度對應的18個點，這樣能夠保證在尺度空間和二維圖像空間都檢測到極值點。圖2-5極值點檢測(3)特征點篩選在確定了初始特征點的位置后，為了更準確的確定出候選點的尺度和位置，可以使用擬合三維二次函數(shù)。Lowe和Brown使用了高斯差分尺度空間D的2次泰勒展開式見式(2-40)：xxrDxxxrDDxD2221)(++=(2-40)由于DOG算子具有較強的的邊緣響應，所以要對一些低對比度的點和一些邊緣響應不穩(wěn)定的點進行剔除。高斯差分函數(shù)在不同方向上的主曲率特性不同，在橫跨邊緣的方向上的值較大，而在垂直方向上的值很校我們通常利用一個2×2的Hessian矩陣H來計算主曲率：=yyxyxyxxDDDDH(2-41)令α和β分別表示H取最大模值和最小模值時的特征值，特征值的和用Tr(H)進行表示，H行列式的值用Det(H)進行表示，做如下計算：(2-42)(2-43)如果極值點滿足下式(2-44)，則該極值點保留，否則該點將會被排除。+=+=βαyyxx)(DDHTr=+=αβ2)()(xyyyxxDDDHDet
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于四步相移法實現(xiàn)全息的信息隱藏[J]. 王麗,符子瑞,劉福平,盧志鵬,王宇坤. 北京印刷學院學報. 2017(02)
[2]一種基于圖像特征點的數(shù)字水印嵌入方法[J]. 王向陽,鄔俊,侯麗敏. 電子學報. 2007(07)
[3]基于圖像特征的數(shù)字水印算法研究[J]. 王向陽,鄔俊,侯麗敏. 中國圖象圖形學報. 2006(11)
[4]基于特征點的抗幾何失真數(shù)字圖像水印[J]. 鄧峰森,王炳錫. 信號處理. 2005(01)
博士論文
[1]數(shù)字水印抗幾何攻擊理論及應用研究[D]. 李雷達.西安電子科技大學 2009
碩士論文
[1]基于SIFT的數(shù)字水印算法研究[D]. 王若愚.華中科技大學 2011
本文編號：3126148
【文章來源】：北京印刷學院北京市
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
計息圖的制作流程
8圖2-2計算全息圖的光學系統(tǒng)2.1.3數(shù)字全息數(shù)字全息圖同樣混合了計算和光學。該技術采用了光電技術，用數(shù)字攝像機取代了傳統(tǒng)的光敏材料，用不帶聚焦光學的圖像傳感器記錄物干涉條紋。重構物體的像是利用了衍射理論，把波場從圖像傳感器平面反傳播到物體平面。在數(shù)字全息系統(tǒng)中，采樣理論占據(jù)著十分重要的地位。通常而言，在經典的采樣理論中，對被采樣的信息有必定的要求：信息的頻率應當有限。而在全息技術中，同樣有空間頻率有限的要求。給定全息圖的干涉條紋的陣列具有的像素數(shù)量是N×N，像素間距是Δζ。根據(jù)奈奎斯特采樣定理可知，下式(2-9)能夠唯一確定最大可分辨的空間頻率：(2-9)一般而言，Δζ的取值大于5μm，并且由干涉理論可知，在給定波長的條件下，其最大空間頻率maxf能夠通過參考光波和物光波之間的最大角度唯一確定：(2-10)當θ的取值較小時，通�？梢哉J為，由式(2-9)和式(2-10)能夠得出：(2-11)因此，當給定了光源的波長和CCD的分辨率時，就能夠對參考光波和物光波間夾角大小的限制進行確定。)2sin(2maxmaxθλf=22sinθθ=ζλθΔ<2maxΔζ=21maxf
17圖2-4生成高斯差分金字塔(2)空間極值點檢測檢測DOG函數(shù)中的極值點，就是將像素點和它所有的相鄰點進行比較，判斷它與相鄰點的大校鄰點的位置如圖2-5所示，被檢測的中心點需要同26個點進行比較，分別是同一尺度的8個相鄰點，以及上下相鄰尺度對應的18個點，這樣能夠保證在尺度空間和二維圖像空間都檢測到極值點。圖2-5極值點檢測(3)特征點篩選在確定了初始特征點的位置后，為了更準確的確定出候選點的尺度和位置，可以使用擬合三維二次函數(shù)。Lowe和Brown使用了高斯差分尺度空間D的2次泰勒展開式見式(2-40)：xxrDxxxrDDxD2221)(++=(2-40)由于DOG算子具有較強的的邊緣響應，所以要對一些低對比度的點和一些邊緣響應不穩(wěn)定的點進行剔除。高斯差分函數(shù)在不同方向上的主曲率特性不同，在橫跨邊緣的方向上的值較大，而在垂直方向上的值很校我們通常利用一個2×2的Hessian矩陣H來計算主曲率：=yyxyxyxxDDDDH(2-41)令α和β分別表示H取最大模值和最小模值時的特征值，特征值的和用Tr(H)進行表示，H行列式的值用Det(H)進行表示，做如下計算：(2-42)(2-43)如果極值點滿足下式(2-44)，則該極值點保留，否則該點將會被排除。+=+=βαyyxx)(DDHTr=+=αβ2)()(xyyyxxDDDHDet
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于四步相移法實現(xiàn)全息的信息隱藏[J]. 王麗,符子瑞,劉福平,盧志鵬,王宇坤. 北京印刷學院學報. 2017(02)
[2]一種基于圖像特征點的數(shù)字水印嵌入方法[J]. 王向陽,鄔俊,侯麗敏. 電子學報. 2007(07)
[3]基于圖像特征的數(shù)字水印算法研究[J]. 王向陽,鄔俊,侯麗敏. 中國圖象圖形學報. 2006(11)
[4]基于特征點的抗幾何失真數(shù)字圖像水印[J]. 鄧峰森,王炳錫. 信號處理. 2005(01)
博士論文
[1]數(shù)字水印抗幾何攻擊理論及應用研究[D]. 李雷達.西安電子科技大學 2009
碩士論文
[1]基于SIFT的數(shù)字水印算法研究[D]. 王若愚.華中科技大學 2011
本文編號：3126148
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