● 摘要
随着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，各种形式的多媒体作品包括图像、视频、音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，对抗几何攻击的数字图像水印技术展开了深入的研究。图像的直方图信息是图像的一个统计特征，对几何变形（随机减少列和行、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，本文利用直方图能够抵抗几何攻击的特性，分别针对灰度图像和彩色图像，提出了两种基于直方图特征的水印算法，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，介绍了严格直方图规定化和图像分割的相关知识，提出了一种基于严格直方图规定化的灰度图像数字水印算法。该算法将特定的直方图作为水印，利用严格直方图规定化的方法，将之嵌入到灰度图像的最大平坦区域；同时，限制灰度值的修改范围，使得引起的图像失真不影响图像的使用，提取时只需统计数字图像嵌入水印区域的直方图，就得到了水印信息。实验表明，该算法嵌入水印后的图像具有很好的保真度，对几何攻击有较强的鲁棒性，能较好的抵抗噪声污染、JPEG压缩、线性和非线性滤波等数字信号处理方式。
再次，提出了基于直方图特征的彩色图像数字水印算法，该算法在CIELAB空间上，利用人类视觉模型对黄-蓝变化的敏感度低的特点，通过修改B分量来嵌入水印。算法将彩色图像转换到CIELAB空间上，通过对周围像素取均值得到L分量和A分量，并根据L、A和B分量的值，将所有的像素分成特定的块、子块；修改B分量，使子块所含像素的个数呈一定关系来嵌入水印信息。该算法的实验结果显示可以无察觉地在彩色图像中嵌入64位的二值序列形式的水印信息，对几何攻击有较强的抵抗力，并能够抵抗压缩、滤波等一般的信号处理。该算法能够正确提取大部分的水印信息，是一种有效的盲检测的水印算法。最后，是对本文内容的总结。