图像水印技术的研究与应用
发布时间：2021-03-05 20:32
信息技术的飞速发展,促进了电力工业信息化水平的提高。QR码作为物联网的入口可实现信息的快速获取与共享,将成为实现电力物联网的重要技术手段之一。随着电力物联网的发展,电力生产、运营、管理过程中产生的许多图像、视频等重要多媒体信息将被暴露在开放的网络空间中。因此,QR码安全和电力系统中的多媒体信息安全正成为电力领域亟待解决的信息安全问题。数字水印技术作为保护多媒体信息安全的有效手段,将在QR码安全和电力多媒体信息安全的研究中发挥重要作用。本文主要研究图像水印技术及其应用,首先为利用数字水印技术提升作为电力物联网入口的QR码的安全防伪性能,提出一种基于QR码图像的水印算法;其次为改善图像数字水印算法性能,发挥其在电力多媒体信息安全保护中的作用,提出针对基于QIM和基于分块编码的两种图像水印算法的改进方案。1、为提升QR码的安全性能,提出一种基于模块边界多级偏移的QR码水印算法来发布QR码的认证信息。深入分析QR码原理,利用QR码符号模块可编辑的特点对其深、浅模块之间的边界进行编辑,实现将QR码认证信息隐藏在QR码图像中。在QR码解码时提取出编码认证信息对其内容的真伪进行认证。此外为保证认证信...
【文章来源】：福建工程学院福建省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汉信码
可偏移边界及其偏移情况。一旦有一个偏移边界没有被正确识别到，就会产生一个数据位丢失错误，直接导致偏移边界的位置信息丢失致使无法提取出后续的秘密信息。例如，图 3- 5 左为标准 QR 码中 5 个黑白相间、左右相邻的模块，假设由于遮挡干扰的发生，所识别到的对应模块如图 3- 5 右所示，此时 QR 码编码信息的总位数并没有变，仅在红色方框处产生了一个消除错误。相比之下，由于模块偏移边界的消失，原本所嵌入的 4 位二进制数（左侧红色箭头标识，从左向右单向偏移）最终只能识别到 2 位（右侧红色箭头标识）。也就说原先嵌入的第 2 位和第 3 位数据将无法被提取，而第 4 位数据被识别为第 2 位，以此类推意味着从被遮挡模块所在位置往后提取出来的都不是从对应嵌入位置提取的数据。该问题对于高容量的植入信息来说尤为严重，对于 QR 码而言可以依靠 RS码轻松的实现纠错进而识别到正确的 QR 码信息。而对于出现在嵌入 QR 码符号中的秘密信息提取问题如此大规模的数据错位读取错误，由于修复一个数据位丢失错误所需的 RS码字符是修复一个消除错误的一倍，纵使纠错能力强大如 RS 码也是杯水车薪。
号的数据编码区域嵌入信息，不对译码有着关键作用的功能图形进行编辑。图 3- 9 展示了本文算法的嵌入容量。图 3- 10 为不同版本 QR 码符号数据编码区域模占符号模块总数的百分比，数据编码区域为本文算法水印嵌入区域。从图中可看出， QR 码版本号的增加，编码区域的总体占比越来越大，也就是说可嵌入水印的信息密着 QR 码版本号的增加而增加。之所以有部分版本号增加其编码区域模块数占比反而下降，是因为在版本号增加的同时符号中加入了大量的校正图形导致的，且随着版本加校正图形的影响逐渐减弱。图 3- 9 比较了 1~4 级偏移的水印容量和编码数据量，方~4 分别对应一级偏移、二级偏移、三级偏移和四级偏移。数据通过从随机生成的 1000覆盖 40 个版本的 QR 码中根据本文所提方法统计所得。从与数据编码容量的比较，本法在二级偏移时可嵌入水印容量就已超过数据编码容量。与文献[35] 和[36]相比较，[35]方法的容量等同本文方法的一级偏移。文献[36]方法虽然略大于数据编码容量，因除了数据编码区域还在部分功能图形上嵌入数据，其容量仍然无法和本文方法相比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维码在电力设备管理系统中的应用[J]. 孔思豪,许远森,杨艾潇澜. 重庆电力高等专科学校学报. 2016(05)
[2]一种基于双因素认证的QR码安全移动支付方案研究[J]. 马慰. 现代金融. 2016(04)
[3]基于SHA512哈希函数和Rijndael加密算法QR二维码信息安全设计[J]. 肖本海,郑莹娜,龙建明,郭盼盼. 计算机系统应用. 2015(07)
[4]一种基于QR码的彩色图像数字水印[J]. 李毓彬,孙刘杰,包观笑. 包装工程. 2015(07)
[5]融合二维码与人脸识别的会议身份认证系统研究[J]. 徐剑,赵英南,田永纯,周福才. 信息网络安全. 2015(04)
[6]RSA算法在QR码防伪技术中的应用[J]. 杨丽娟,孙红艳,李瑛. 北华航天工业学院学报. 2014(02)
[7]基于QR码的Contourlet域数字水印算法[J]. 白韬韬,刘真,卢鹏. 光电子.激光. 2014(04)
[8]基于RSA和密钥的二维码加密编码的研究[J]. 安吉旺,徐凯宏. 森林工程. 2014(02)
[9]一种基于JPEG压缩图像的信息隐藏方法[J]. 邱应强,程义民,谢春辉,谢于明. 电路与系统学报. 2008(05)
[10]QR码在电厂物资管理系统中的应用[J]. 王鹰,王勇,杨灵敏. 电网技术. 2008(S1)
博士论文
[1]多媒体数字水印若干关键算法研究[D]. 朱少敏.中国电力科学研究院 2010
硕士论文
[1]结合QR码水印的消防巡检系统研究与设计[D]. 阳婷.西南交通大学 2017
[2]基于3D码的数字水印算法在包装上的应用研究[D]. 郭倩.华南理工大学 2016
[3]结合QR码的电子发票图像认证水印算法研究[D]. 曹媛.西南交通大学 2016
[4]基于证书的二维码生成和认证系统的研究[D]. 王望羊.电子科技大学 2016
[5]基于二维码的证件认证技术研究与实现[D]. 潘璐.北京邮电大学 2015
本文编号：3065823
【文章来源】：福建工程学院福建省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汉信码
可偏移边界及其偏移情况。一旦有一个偏移边界没有被正确识别到，就会产生一个数据位丢失错误，直接导致偏移边界的位置信息丢失致使无法提取出后续的秘密信息。例如，图 3- 5 左为标准 QR 码中 5 个黑白相间、左右相邻的模块，假设由于遮挡干扰的发生，所识别到的对应模块如图 3- 5 右所示，此时 QR 码编码信息的总位数并没有变，仅在红色方框处产生了一个消除错误。相比之下，由于模块偏移边界的消失，原本所嵌入的 4 位二进制数（左侧红色箭头标识，从左向右单向偏移）最终只能识别到 2 位（右侧红色箭头标识）。也就说原先嵌入的第 2 位和第 3 位数据将无法被提取，而第 4 位数据被识别为第 2 位，以此类推意味着从被遮挡模块所在位置往后提取出来的都不是从对应嵌入位置提取的数据。该问题对于高容量的植入信息来说尤为严重，对于 QR 码而言可以依靠 RS码轻松的实现纠错进而识别到正确的 QR 码信息。而对于出现在嵌入 QR 码符号中的秘密信息提取问题如此大规模的数据错位读取错误，由于修复一个数据位丢失错误所需的 RS码字符是修复一个消除错误的一倍，纵使纠错能力强大如 RS 码也是杯水车薪。
号的数据编码区域嵌入信息，不对译码有着关键作用的功能图形进行编辑。图 3- 9 展示了本文算法的嵌入容量。图 3- 10 为不同版本 QR 码符号数据编码区域模占符号模块总数的百分比，数据编码区域为本文算法水印嵌入区域。从图中可看出， QR 码版本号的增加，编码区域的总体占比越来越大，也就是说可嵌入水印的信息密着 QR 码版本号的增加而增加。之所以有部分版本号增加其编码区域模块数占比反而下降，是因为在版本号增加的同时符号中加入了大量的校正图形导致的，且随着版本加校正图形的影响逐渐减弱。图 3- 9 比较了 1~4 级偏移的水印容量和编码数据量，方~4 分别对应一级偏移、二级偏移、三级偏移和四级偏移。数据通过从随机生成的 1000覆盖 40 个版本的 QR 码中根据本文所提方法统计所得。从与数据编码容量的比较，本法在二级偏移时可嵌入水印容量就已超过数据编码容量。与文献[35] 和[36]相比较，[35]方法的容量等同本文方法的一级偏移。文献[36]方法虽然略大于数据编码容量，因除了数据编码区域还在部分功能图形上嵌入数据，其容量仍然无法和本文方法相比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维码在电力设备管理系统中的应用[J]. 孔思豪,许远森,杨艾潇澜. 重庆电力高等专科学校学报. 2016(05)
[2]一种基于双因素认证的QR码安全移动支付方案研究[J]. 马慰. 现代金融. 2016(04)
[3]基于SHA512哈希函数和Rijndael加密算法QR二维码信息安全设计[J]. 肖本海,郑莹娜,龙建明,郭盼盼. 计算机系统应用. 2015(07)
[4]一种基于QR码的彩色图像数字水印[J]. 李毓彬,孙刘杰,包观笑. 包装工程. 2015(07)
[5]融合二维码与人脸识别的会议身份认证系统研究[J]. 徐剑,赵英南,田永纯,周福才. 信息网络安全. 2015(04)
[6]RSA算法在QR码防伪技术中的应用[J]. 杨丽娟,孙红艳,李瑛. 北华航天工业学院学报. 2014(02)
[7]基于QR码的Contourlet域数字水印算法[J]. 白韬韬,刘真,卢鹏. 光电子.激光. 2014(04)
[8]基于RSA和密钥的二维码加密编码的研究[J]. 安吉旺,徐凯宏. 森林工程. 2014(02)
[9]一种基于JPEG压缩图像的信息隐藏方法[J]. 邱应强,程义民,谢春辉,谢于明. 电路与系统学报. 2008(05)
[10]QR码在电厂物资管理系统中的应用[J]. 王鹰,王勇,杨灵敏. 电网技术. 2008(S1)
博士论文
[1]多媒体数字水印若干关键算法研究[D]. 朱少敏.中国电力科学研究院 2010
硕士论文
[1]结合QR码水印的消防巡检系统研究与设计[D]. 阳婷.西南交通大学 2017
[2]基于3D码的数字水印算法在包装上的应用研究[D]. 郭倩.华南理工大学 2016
[3]结合QR码的电子发票图像认证水印算法研究[D]. 曹媛.西南交通大学 2016
[4]基于证书的二维码生成和认证系统的研究[D]. 王望羊.电子科技大学 2016
[5]基于二维码的证件认证技术研究与实现[D]. 潘璐.北京邮电大学 2015
本文编号：3065823
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