基于脆弱水印的图像篡改检测与修复算法研究

摘要

目前，数字图像被广泛应用于各行各业中。在一些重要的行业，比如司法诉讼的图像证据和新闻媒体报刊行业的图像被篡改后将对社会造成极大的影响。因此，如何在保证图像的内容不被篡改的同时,又能很好地发挥图像的价值是目前所面临的难题。脆弱水印技术通过提前在数字图像中嵌入水印来确保图像的有效性，从而能够有效解决该问题。对于脆弱水印技术的研究无论是在学术还是应用前景上都有着巨大的价值。
　　本文针对图像篡改检测与修复技术进行了研究，指出了当前算法存在的不足与缺陷，提出一种基于脆弱水印具有分层检测与修复功能的算法。围绕该算法，本文做了下面一些较有特色的工作。
　　针对目前算法的水印容量不足而导致篡改检测性能低下的问题，本文混合使用两种不同的分块策略，4×4像素的分块方式用于增加水印容量，提高算法的篡改检测效果。2×2像素的分块方式则用来修复图像，以提高图像的修复质量。
　　针对目前算法抗攻击性弱的问题，本文采用两种不同的方式来生成检测水印。两种不同方式生成的检测水印的结合使得攻击者制造伪认证攻击的难度大大提升，从而提高了算法的安全性能。
　　针对采用块独立的方法容易遭受拼贴攻击，以及线性块映射安全性不够高的问题，将混沌映射用于块映射序列生成，确保块映射序列的安全。
　　基于MATLAB的GUI开发环境，设计并实现了一个图像仿真系统，使用该系统可以对图像进行篡改检测与修复实验。
　　实验结果表明，本文提出来的算法不仅具有良好的篡改检测与修复性能，而且能够有效抵抗各类伪认证攻击。与同类篡改检测与修复算法相比，本文提出的算法在篡改检测与修复，以及抗攻击性能方面都有着明显的优势。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题背景、目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 全文组织架构

2 脆弱水印技术理论基础

2.1 脆弱水印简介

2.2 脆弱水印技术的基本原理

2.3 评价指标

2.4 本章小结

3 基于图像块的分层检测与修复算法

3.1 引言

3.2 离散余弦变换

3.3 块映射

3.4 水印的生成与嵌入

3.5 图像篡改检测与修复

3.6 本章小结

4 算法实验结果与分析

4.1 水印的不可见性

4.2 普通攻击实验

4.3 伪认证攻击实验

4.4 多重攻击混合实验

4.5 同类算法分析比较

4.6 本章小结

5 图像篡改检测与修复仿真系统

5.1 开发环境简介

5.2 仿真系统设计

5.3 图像篡改检测与修复仿真系统

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间发表学术论文目录