基于图像特征点的抗畸变全息水印算法研究
发布时间：2021-04-08 19:45
随着人类生活方式趋于多样化,数字图像在日常生活中的应用更为普及。然而,现如今高度发达的网络技术使得数字图像的安全性遭受着严重威胁。在这种严峻的形势下,数字水印技术走进了人们的视野,并在这些年得到大批学者的高度关注。在实际应用中,水印图像常常会遭到损坏或攻击,如何提高水印图像的鲁棒性已经成为该技术被广泛应用的瓶颈问题。本文围绕能够抵抗几何攻击的数字图像水印技术展开研究,主要工作和研究结果有如下几点:（1）为提高数字水印的鲁棒性与安全性,本论文开展了计算全息水印和数字全息水印的算法研究,编程实现了数字全息中的四步相移法和计算全息中的博奇编码算法,完成了全息图的生成和图像重建。根据设计的水印算法的不同,选择合适的全息计算方法,实现了数字全息水印在载体图像中的嵌入与提取。（2）为实现水印抗几何攻击,开展了基于DCT（Discrete Cosine Transform,DCT）、DWT（Discrete Wavelet Transform,DWT）的抗几何全息水印算法研究。首先采用四步相移法计算生成数字水印全息图,再利用DWT、DCT算法对载体图像做图像的DWT、DCT变换,在变换域内实现全息水...
【文章来源】：北京印刷学院北京市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
计息图的制作流程
8图2-2计算全息图的光学系统2.1.3数字全息数字全息图同样混合了计算和光学。该技术采用了光电技术，用数字摄像机取代了传统的光敏材料，用不带聚焦光学的图像传感器记录物干涉条纹。重构物体的像是利用了衍射理论，把波场从图像传感器平面反传播到物体平面。在数字全息系统中，采样理论占据着十分重要的地位。通常而言，在经典的采样理论中，对被采样的信息有必定的要求：信息的频率应当有限。而在全息技术中，同样有空间频率有限的要求。给定全息图的干涉条纹的阵列具有的像素数量是N×N，像素间距是Δζ。根据奈奎斯特采样定理可知，下式(2-9)能够唯一确定最大可分辨的空间频率：(2-9)一般而言，Δζ的取值大于5μm，并且由干涉理论可知，在给定波长的条件下，其最大空间频率maxf能够通过参考光波和物光波之间的最大角度唯一确定：(2-10)当θ的取值较小时，通常可以认为，由式(2-9)和式(2-10)能够得出：(2-11)因此，当给定了光源的波长和CCD的分辨率时，就能够对参考光波和物光波间夹角大小的限制进行确定。)2sin(2maxmaxθλf=22sinθθ=ζλθΔ<2maxΔζ=21maxf
17图2-4生成高斯差分金字塔(2)空间极值点检测检测DOG函数中的极值点，就是将像素点和它所有的相邻点进行比较，判断它与相邻点的大校邻点的位置如图2-5所示，被检测的中心点需要同26个点进行比较，分别是同一尺度的8个相邻点，以及上下相邻尺度对应的18个点，这样能够保证在尺度空间和二维图像空间都检测到极值点。图2-5极值点检测(3)特征点筛选在确定了初始特征点的位置后，为了更准确的确定出候选点的尺度和位置，可以使用拟合三维二次函数。Lowe和Brown使用了高斯差分尺度空间D的2次泰勒展开式见式(2-40)：xxrDxxxrDDxD2221)(++=(2-40)由于DOG算子具有较强的的边缘响应，所以要对一些低对比度的点和一些边缘响应不稳定的点进行剔除。高斯差分函数在不同方向上的主曲率特性不同，在横跨边缘的方向上的值较大，而在垂直方向上的值很校我们通常利用一个2×2的Hessian矩阵H来计算主曲率：=yyxyxyxxDDDDH(2-41)令α和β分别表示H取最大模值和最小模值时的特征值，特征值的和用Tr(H)进行表示，H行列式的值用Det(H)进行表示，做如下计算：(2-42)(2-43)如果极值点满足下式(2-44)，则该极值点保留，否则该点将会被排除。+=+=βαyyxx)(DDHTr=+=αβ2)()(xyyyxxDDDHDet
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于四步相移法实现全息的信息隐藏[J]. 王丽,符子瑞,刘福平,卢志鹏,王宇坤. 北京印刷学院学报. 2017(02)
[2]一种基于图像特征点的数字水印嵌入方法[J]. 王向阳,邬俊,侯丽敏. 电子学报. 2007(07)
[3]基于图像特征的数字水印算法研究[J]. 王向阳,邬俊,侯丽敏. 中国图象图形学报. 2006(11)
[4]基于特征点的抗几何失真数字图像水印[J]. 邓峰森,王炳锡. 信号处理. 2005(01)
博士论文
[1]数字水印抗几何攻击理论及应用研究[D]. 李雷达.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]基于SIFT的数字水印算法研究[D]. 王若愚.华中科技大学 2011
本文编号：3126148
【文章来源】：北京印刷学院北京市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
计息图的制作流程
8图2-2计算全息图的光学系统2.1.3数字全息数字全息图同样混合了计算和光学。该技术采用了光电技术，用数字摄像机取代了传统的光敏材料，用不带聚焦光学的图像传感器记录物干涉条纹。重构物体的像是利用了衍射理论，把波场从图像传感器平面反传播到物体平面。在数字全息系统中，采样理论占据着十分重要的地位。通常而言，在经典的采样理论中，对被采样的信息有必定的要求：信息的频率应当有限。而在全息技术中，同样有空间频率有限的要求。给定全息图的干涉条纹的阵列具有的像素数量是N×N，像素间距是Δζ。根据奈奎斯特采样定理可知，下式(2-9)能够唯一确定最大可分辨的空间频率：(2-9)一般而言，Δζ的取值大于5μm，并且由干涉理论可知，在给定波长的条件下，其最大空间频率maxf能够通过参考光波和物光波之间的最大角度唯一确定：(2-10)当θ的取值较小时，通常可以认为，由式(2-9)和式(2-10)能够得出：(2-11)因此，当给定了光源的波长和CCD的分辨率时，就能够对参考光波和物光波间夹角大小的限制进行确定。)2sin(2maxmaxθλf=22sinθθ=ζλθΔ<2maxΔζ=21maxf
17图2-4生成高斯差分金字塔(2)空间极值点检测检测DOG函数中的极值点，就是将像素点和它所有的相邻点进行比较，判断它与相邻点的大校邻点的位置如图2-5所示，被检测的中心点需要同26个点进行比较，分别是同一尺度的8个相邻点，以及上下相邻尺度对应的18个点，这样能够保证在尺度空间和二维图像空间都检测到极值点。图2-5极值点检测(3)特征点筛选在确定了初始特征点的位置后，为了更准确的确定出候选点的尺度和位置，可以使用拟合三维二次函数。Lowe和Brown使用了高斯差分尺度空间D的2次泰勒展开式见式(2-40)：xxrDxxxrDDxD2221)(++=(2-40)由于DOG算子具有较强的的边缘响应，所以要对一些低对比度的点和一些边缘响应不稳定的点进行剔除。高斯差分函数在不同方向上的主曲率特性不同，在横跨边缘的方向上的值较大，而在垂直方向上的值很校我们通常利用一个2×2的Hessian矩阵H来计算主曲率：=yyxyxyxxDDDDH(2-41)令α和β分别表示H取最大模值和最小模值时的特征值，特征值的和用Tr(H)进行表示，H行列式的值用Det(H)进行表示，做如下计算：(2-42)(2-43)如果极值点满足下式(2-44)，则该极值点保留，否则该点将会被排除。+=+=βαyyxx)(DDHTr=+=αβ2)()(xyyyxxDDDHDet
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于四步相移法实现全息的信息隐藏[J]. 王丽,符子瑞,刘福平,卢志鹏,王宇坤. 北京印刷学院学报. 2017(02)
[2]一种基于图像特征点的数字水印嵌入方法[J]. 王向阳,邬俊,侯丽敏. 电子学报. 2007(07)
[3]基于图像特征的数字水印算法研究[J]. 王向阳,邬俊,侯丽敏. 中国图象图形学报. 2006(11)
[4]基于特征点的抗几何失真数字图像水印[J]. 邓峰森,王炳锡. 信号处理. 2005(01)
博士论文
[1]数字水印抗几何攻击理论及应用研究[D]. 李雷达.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]基于SIFT的数字水印算法研究[D]. 王若愚.华中科技大学 2011
本文编号：3126148
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