圖像指紋提取技術(shù)及抗打印—掃描攻擊對(duì)策研究.pdf

1、圖像指紋是從數(shù)字圖像中提取的用于內(nèi)容驗(yàn)證的微細(xì)結(jié)構(gòu)特征，它為圖像驗(yàn)證、監(jiān)控、識(shí)別和檢索提供了重要的手段。與圖像指紋相關(guān)的基本研究問(wèn)題包括：圖像指紋的提取、圖像指紋提取算法的抗攻擊對(duì)策、圖像指紋技術(shù)的評(píng)價(jià)和測(cè)試、圖像指紋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和圖像指紋的應(yīng)用。圖像指紋的提取為視覺(jué)信息在安全性評(píng)測(cè)上提供了方法和尺度，是信息安全和圖像處理中非常重要的研究?jī)?nèi)容。圖像指紋可以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字圖像產(chǎn)品的安全，還可解決數(shù)字圖像傳輸?shù)陌踩珕?wèn)題。此外，圖像指紋技術(shù)

2、在數(shù)字圖像識(shí)別、分類、比對(duì)、檢索等技術(shù)領(lǐng)域也具有應(yīng)用潛力?？勾蛴『蛼呙韫羰菆D像指紋提取算法的抗攻擊對(duì)策的研究重點(diǎn)，打印和掃描也是真?zhèn)舞b別和司法分析的研究焦點(diǎn)。研究抗打印和掃描攻擊的對(duì)策，可以使包括證卡、票據(jù)、書(shū)籍等硬拷貝媒體獲得數(shù)字圖像指紋和數(shù)字水印的保護(hù)，推動(dòng)數(shù)字圖像指紋和數(shù)字水印技術(shù)的實(shí)用化。
　　目前多數(shù)圖像指紋提取方法對(duì)幾何攻擊魯棒性不強(qiáng)，或者對(duì)幾何攻擊和其它信號(hào)處理攻擊不具備全面的魯棒性。圖像指紋技術(shù)在抗打印和掃描攻擊

3、方面，在國(guó)內(nèi)外還屬于比較新穎的研究領(lǐng)域。本文旨在研究魯棒性強(qiáng)的圖像指紋提取算法，以及抗打印和掃描攻擊的對(duì)策。論文的主要?jiǎng)?chuàng)造性研究成果如下：
　　1.提出基于四階累積量的圖像指紋提取算法及其基于 Hilbert掃描的改進(jìn)算法?；谒碾A累積量的算法只考慮圖像像素行列間的信息，沒(méi)有考慮像素空間二維的位置關(guān)系，所以又提出基于利用Hilbert掃描的改進(jìn)算法，新算法中增加了通過(guò) Hilbert空間填充曲線利用像素位置信息，從而提高了基于四階

4、累積量的圖像指紋提取算法的性能。最后，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)比較驗(yàn)證了這些圖像指紋提取算法的有效性。
　　2.提出基于正交變換系數(shù)符號(hào)的圖像指紋提取算法。由于正交變換系數(shù)的符號(hào)位能夠反映圖像的邊緣特征，并且符號(hào)位本身的正負(fù)二值信息非常適合作為二值圖像指紋，因此，提出三種正交變換系數(shù)符號(hào)位的指紋提取算法，分別為圖像處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的離散余弦變換、沃爾什-哈達(dá)瑪變換系數(shù)的符號(hào)，以及斜小波變換系數(shù)的符號(hào)?；谛毙〔ㄗ儞Q系數(shù)符號(hào)的算法，目的在于探討

5、正交小波變換應(yīng)用到這個(gè)圖像指紋提取框架，即基于正交變換系數(shù)符號(hào)的圖像指紋提取的可能性。仿真實(shí)驗(yàn)表明該類指紋提取算法的優(yōu)良性能。
　　3.提出基于圖像失真分析建立的打印-掃描過(guò)程模型。針對(duì)該模型指出的打印過(guò)程的半色調(diào)失真，提出了一個(gè)基于半色調(diào)網(wǎng)點(diǎn)匹配的圖像恢復(fù)算法。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了新方法的有效性。針對(duì)打印-掃描過(guò)程模型指出的模糊失真，提出了一個(gè)利用自行制備的邊緣測(cè)試靶測(cè)量掃描儀光學(xué)系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的方法，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)方法比較驗(yàn)證了該方法的

6、有效性。
　　4.針對(duì)打印-掃描過(guò)程中存在的幾何失真，提出三個(gè)方法來(lái)解決該問(wèn)題。第一個(gè)算法是利用矢量圖像打印過(guò)程失真程度低的特點(diǎn)，提出基于SVG(Scalable Vector Graphics)矢量圖像的抗幾何攻擊對(duì)策。由于打印過(guò)程的格式轉(zhuǎn)換問(wèn)題，第二個(gè)算法提出不依賴具體圖像格式的基于邊框的抗幾何攻擊對(duì)策，利用圖像的邊框特征檢測(cè)和校正打印-掃描過(guò)程中存在的幾何失真。但是由于打印-掃描過(guò)程中幾何失真的復(fù)雜性，提出了第三個(gè)算法，該算