题目：基于不变矩的鲁棒性数字水印技术的研究

随着数字化多媒体存储与传输技术的不断进步，尤其是Internet技术的盛行，带动了数字媒体应用的迅猛发展，现实生活中各种形式的多媒体作品包括静态图像、音频、视频等得以网络的途径向外发布，这些技术给人们带来了极大的方便，但随之而来的副作用也十分明显，盗版和侵权的问题日益严重。保护数字作品的合法拥有者的权益成为信息安全领域中一个重要的研究内容。作为一种有效的数字作品版权保护的方式，数字水印技术要求具有很高的鲁棒性，能够抵抗各种破坏水印的攻击。目前的数字水印算法的抗攻击能力，尤其是抗几何攻击的能力还没有达到应用的水平，有待于进一步提高。因此，抗几何攻击的鲁棒性数字水印算法成为当前信息安全领域的研究重点和热点。
本文从版权保护的角度，对抗几何攻击的鲁棒性数字图像水印技术展开了深入的研究。图像的不变矩是图像的一个重要特征，对一些几何变形（旋转、平移、缩放等）的攻击有较强的抵抗性，在图像遭受几何攻击后几乎不发生变化，本文利用图像的不变矩能够抵抗几何攻击的特性，提出了几种基于不变矩的水印算法（以Krawtchouk不变矩和Radon变换不变矩为例），并通过实验验证了本文水印算法的鲁棒性。具体的工作内容如下：
本文首先在分析数字水印的研究背景和基本理论的基础上，详细介绍了目前图像数字水印算法的攻击方式及对策，重点分析了现有的抗几何攻击的图像数字水印算法如：穷举搜索、利用同步模板、利用几何不变域、基于图像特征点、基于奇异值分解及基于图像归一化等，并指出了这些算法存在的缺陷。
其次，介绍了常见的几种水印置乱变换算法:传统的图像置乱算法如基于Arnold变换的数字图像置乱、基于仿射变换等图像置乱都是将图像中像素的位置重新排列,从而使原始图像变换成一个杂乱无章的新图像，但其本身的像素值并未发生改变。所以置乱后图像的灰度直方图都不发生改变，而灰度直方图又是衡量一幅图像的重要特征。对于那些对安全性要求比较高的领域，如军事或牵涉到国家安全的机构，这类置乱方法的安全性可能达不到我们期望的要求。针对以上问题，本文提出了一种基于Zig—Zag扫描的空域图像新算法。
再次，提出了基于不变矩数字水印算法，该算法首先使用小波变换或contourlet变换的多尺度分析的特性，提取经过小波分解或contourlet变换后的低频逼近子图；其次采用图像置乱的方法消除低频逼近子图像素之间的空间相关性，并通过零像素值模板背景图像代替图像尺度大小归一化；然后将置乱后的低频子图加载到零像素值模板背景图像上；最后使用几何不变矩来设计水印和检测水印。经过仿真实验证明，该方法对于普通的加噪，滤波，JPEG压缩攻击具有很好鲁棒性的同时，对于旋转，缩放，平移等攻击也具有很好的鲁棒性，是一种简单，实用，可靠的数字水印方法。