● 摘要
证件防伪是数字水印技术的一个重要应用领域。当前，各种证件例如身份证、护照、学位证等已经在我们生活中发挥了不可替代的作用。因此，对于这些材料的防伪保护显得尤为必要。数字水印技术为这一问题提供了一种实用的解决方案。与传统的防伪方式相比，数字水印技术具有隐藏性好、成本低、保密性好、难于伪造等特点，因而具有很高的实用价值。证件防伪数字水印算法的关键技术是几何校正和抗打印扫描数字水印算法。本论文的研究课题包括基于证件边缘特征检测和雷登变换的几何校正算法、基于打印扫描过程DFT数学建模和VQIM的水印嵌入和提取算法。除此之外，本论文设计和实现了一个基于以上技术的证件照片防伪数字水印原型系统。首先，本论文阐述了一种基于Canny边缘检测和雷登变换的几何校正算法。依据证件所具有的直线边缘特征，我们使用雷登变换查找证件的边缘角点。通过分析角点的位置，计算出旋转角度、缩放尺度和平移距离来进行几何校正。其次，通过对打印扫描前后离散傅立叶频域特征的分析，我们发现其幅值谱遵从线性分布特征。我们提出使用最小二乘估计的方法构建打印扫描过程的频域模型。实验证明了模型的有效性并且对水印算法的性能有了较大改进和提高。本论文提出了一种基于DFT频域模型的VQIM的数字水印算法。本算法将数字水印嵌入证件照片的离散傅立叶幅值谱中。水印嵌入和提取采用可变量化索引调制（VQIM）算法，该算法使用DFT频域数学模型自适应地选择量化步长。在水印提取过程中，我们使用几何校正算法进行校正并提高水印检测性能。最后，论文设计实现了一个具有一定实用价值的证件照片防伪数字水印原型系统。该原型系统基于OpenCV、Matlab API接口和VC++/MFC技术构建，其主要功能包括几何校正、水印生成、水印嵌入、水印检测、信息提取、证件打印和扫描等。