内容认证与版权保护的图像水印算法研究

Digital watermark technology is an important branch and research direction of information hiding technology.It opens up a new way for the multimedia information’s transition and storage. The basic idea of digital watermark is to embed watermark information such as author's electronic signature, date, trademark, and any other information into the digital media such as images, text, video and audio.When necessary, we can extract watermark by a certain detection method, and make it as evidence for copyright protection and Integrity verification. In this project, we aim at resolving some key problems on copyright protection and integrity verification.With gray image as the research object, through analyzing the characteristics of the existing technology, we mainly study the following four aspects: 1) The reversible watermark which can not only extract the watermark, but also can restore to the original carrier losslessly; 2)The self-recovery watermark which can not only locate tamper area, but also can recover the tampered area; 3)The dual watermark which can not only be used in integrity verification, but also can be used for copyright protection; 4)The robust watermark which can resist geometric attacks. The successful implementation of this project will further improve the performance of digital watermark and expand its application in integrity verification and copyright protection. As a result, it will make a big contribution to the information security field.

数字水印技术是信息隐藏技术研究领域的重要分支和研究方向，为多媒体的安全保存和传送开辟了一条全新的途径，其基本思想是将含有作者的电子签名、日期、商标以及使用权限等的数字信息作为水印信号，嵌入到图像、文本、视频和音频等数字媒体中，并且在需要时，能够通过一定的技术检测方法抽取出水印，以此作为判断媒体的版权归属和跟踪起诉非法侵权的证据。本课题旨在解决数字图像完整性验证和版权保护方面的若干关键问题，以灰度图像作为研究对象，通过分析现有的技术特点，主要研究以下四个方面的内容：1)既能提取出水印，又能由水印化载体无损地恢复到原始载体的可逆水印；2)既能定位篡改区域，又能恢复被篡改区域的恢复水印；3)既能进行完整性验证，又能够进行版权保护的双水印；4)能够抵抗几何攻击的鲁棒水印。本课题的成功实施，有望显著提高数字图像水印在完整性验证和版权保护方面的应用，为信息安全领域做出重要贡献。

随着计算机网络技术和通信技术的飞速发展与普及，数字多媒体信息的应用也随着网络的日益普及达到前所未有的深度和广度。然而，数字多媒体信息获取的便利性和传输的快捷性的同时，也给人们带来了安全上的诸多问题，如版权侵犯、信息篡改等，数字水印作为信息隐藏领域的关键技术之一，它不仅能够有效地进行数字图像的完整性检验，而且能够进行有效的数字版权保护。本课题主要研究内容为数字图像的完整性验证和版权保护以及在信息隐藏领域中与数字水印技术密切相关的秘密图像共享技术等若干问题，主要研究内容为：（1）为了对图像进行内容完整性、真实性认证和篡改恢复，本项目组设计并实现了一种基于Arnold置乱的图像篡改定位和恢复的半脆弱性水印，用于置乱图像和明文图像的认证，篡改定位和恢复；（2）针对已有的恢复水印技术通常将图像分成等大的图像块，提取图像块的特征信息，并将其作为水印信息嵌入其他模块中，一旦图像块被篡改，通过提取嵌在其他图像块中的水印信息来恢复图像，本项目组设计并实现了一种安全的变容量恢复水印方案，该方案不仅能准确定位并恢复图像，而且能够有效抵抗均值攻击和拼贴攻击，提高了水印的鲁棒性，并具有很好的安全性。（3）项目组成员在信息隐藏领域中秘密图像共享技术也做了一定的研究。设计并提出了一种具有主动式的秘密共享方案，并将改方案应用到图像领域，提出了一种可逆的主动式秘密图像共享方案。（4）项目组成员针对信息隐藏的载体也进行了研究，提出了一种面向DNA为载体的信息隐藏方案。（5）项目组申请了一项数字水印篡改定位及修复的半脆弱水印方法专利，已经公开。项目的顺利完成在提高数字图像水印内容的完整性验证和版权保护方面以及信息隐藏等方面有一定的研究价值。