60000字硕士毕业论文基于大容量可逆水印算法的医学图像分析

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：60000字

论点：水印,数字,信息

论文概述：

数字水印是一种新型的版权保护的手段。可逆水印的特点是在提取水印信息后可以完全无损地恢复原始图像，主要应用于对图像质量要就极高的领域，如医学影像，遥感地图和法律证据图像等。

论文正文：

介绍

1.1数字水印研究的背景和意义

随着互联网技术的迅速普及和数字多媒体技术的广泛应用，视频、音频、图像等大多数数字多媒体作品都以数字形式存储和使用。数字多媒体作品容易被复制、编辑和篡改，随着互联网的广泛传播，引发了大量的盗版和侵权行为。如今，盗版、版权及相关经济利益已成为社会问题，日益严重，亟待解决。盗版侵权严重影响了音像出版、影视发行等行业的健康发展。保护版权和解决盗版问题不仅需要立法支持，还需要相关技术支持。过去，数字多媒体作品的保护主要依赖于用户的访问控制，使得外部用户不可能访问受保护的数字多媒体作品。然而，这种方法无法避免内部人员的恶意披露。另外，在网络传输过程中有必要通过加密技术保护数字多媒体作品的隐私和完整性，数字多媒体作品的版权归属可以通过数字签名技术来确定。然而，加密技术本身与数字多媒体作品是分开的，并且是相对独立的，即数据在加密后可以得到保护。当数字产品需要解密时，解密后的数字多媒体信息将向所有人公开，并且数字签名信息将随着解密过程而消失。考虑到数字多媒体信息的应用特点，可以看出加密技术不适合在通信应用中保护数字多媒体作品。作为加密技术的补充，数字水印技术可以加强对数字多媒体作品的保护。
数字水印技术是一项跨越计算机、密码学、信号处理和通信领域的新技术。它是版权保护和完整性保护的新手段，具有广泛的商业应用前景和价值。根据信息论，图像等数字多媒体信息存在大量冗余。数字水印技术利用数字多媒体信息中的冗余来嵌入所需的水印信息，从而使数字产品以相同的数据量承载更多的信息。这些额外的水印信息可用于认证和保护数字多媒体作品。随着数字水印技术的发展和深化以及对多媒体数字作品保护要求的不断提高，数字水印技术的一系列相关应用应运而生。数字水印技术的应用可分为以下七个方面:
■认证和完整性检测:；一种对载体数据的操作敏感的数字水印技术，轻微的数据篡改会导致水印信息的破坏，称为脆弱水印技术。载体数据的任何变换和处理都会破坏水印信息，使得水印检测器无法检测到水印信息的存在或提取正确完整的水印信息。通过提取水印信息来验证载体数据的完整性和正确性，并证明载体信息的完整性。如果水印信息被损坏，载体信息被篡改。
■版权保护:在数字作品中嵌入代表作者身份的水印信息，如作者姓名、认证信息等。然后公开发布包含水印信息的数字作品。在版权纠纷的情况下，通过从作品中提取水印信息来证明数字作品的版权归属。应用于版权保护的水印技术需要一定的鲁棒性，即在载体信息被恶意攻击篡改后，数字作品中的水印信息可以正常提取出来进行版权验证。
■交易跟踪:也称为指纹跟踪。基于数字作品易于复制和传播的特点，为了避免未经授权的复制和使用，授权用户的认证信息和序列号可以嵌入到数字作品中。如果发现未经授权的数字作品，可以通过提取数字作品中的水印信息并跟踪来获得数字拷贝作品的来源。内容识别:通过嵌入在数字作品中的水印信息，用信息识别数字作品，以提供关于数字作品内容的进一步信息。如在遥感图像中嵌入拍摄时间和坐标，在医学图像中嵌入患者病历信息和责任医生等。内容识别技术被用于许多领域，例如映射、多媒体索引和基于内容的检索。
■广播监控:在广播信号中嵌入水印信息，取代动态监控技术。通过水印技术进行的广播监控可以与现有的模拟或数字广播基础设施完全兼容。例如，为了达到宣传的目的，企业希望在广播节目中添加广告并付费。嵌入在广播信号中的水印信息被提取以监控广播时间或广告数量。
■拷贝控制:标记为“禁止拷贝”的水印信息嵌入到数字产品中，响应水印检测器安装在记录设备中。在使用记录设备的过程中，如果检测到“禁止复制”的水印信息，设备将自动停止复制操作。
■设备控制:相关设备在使用时提取并检测嵌入数字产品中的相关水印信息，并根据水印信息做出相应的响应。拷贝控制是设备控制的重要组成部分。常见的设备控制系统包括Digimarc的“媒体桥”
上述七种应用是数字水印技术应用的主要方面。数字水印技术仍在高速发展，新的需求和应用不断涌现。其前景将更加广阔和丰富。

1.2数字水印的历史

最早的数字水印。技术思想可以看作是古代的信息隐藏技术。例如，藏族诗歌隐藏了需要用肤浅的内容表达的信息。淀粉和碘的隐写技术以不可见的方式将隐藏信息写入纸张，并通过相应的化学反应提取显示信息。
现代数字水印技术可以追溯到1954年。Hembrooke的音频水印专利将简单的认证信息插入音频数据中，并通过间歇地应用中心值为IkHz的窄带抑制滤波器来表示Mosby码。1979年晚些时候，Szepansiki提出了一种机器检测模型，该模型可以应用于由于防伪而产生的文档。水标记水印这个术语最早出现在1993年的一篇文章中，这篇文章是由[电子水印公司发表的。人们普遍认为，这标志着数字水印技术作为一门独立学科的出现。现在我们使用1 >%&1水印来表示数字水印，这就是我们所说的水印技术。但是直到20世纪90年代初，水印技术仍然局限于大学和研究所的实验室中的理论技术。第一家应用水印技术的商业企业是1995年成立的Digimarc。许多国家使用他们的产品来防止专业摄影师的作品被盗。因此，数字水印技术已经进入商业应用，并推动了数字水印技术的发展。NEC、IBM、飞利浦、索尼等许多工业研究实验室已经开始加入水印技术的研究。
到1996年，信息隐藏研究(IHW)已成为一个主要研究课题。随后，在1999年，《光学杂志》(SPIE)专门成立了一个关于数字水印和多媒体内容安全的会议(SWMC)。许多专家和组织已经开始将数字水印技术纳入其不同的应用标准。安全数字音乐计划(SDMI)将数字水印作为其音乐保护系统的核心组成部分。美国版权保护工作组(CPTWG)正准备将水印技术应用于DVD内容保护，以便更好地保护视频内容。国际标准化组织计划将水印应用于MPEG标准。同样，欧盟资助VIVA和Talisman将水印技术应用于光波检测。
大多数早期水印技术是围绕空域研究的，其中大多数是数字图像水印技术。例如考克斯在1993年发表的鲁棒空域算法和陈在1998年提出的盲水印算法。随着图像水印技术的发展，音频、视频和文本领域的水印技术也得到了快速发展。例如，松井(Matsui)在1994年提出的视频信号水印算法类似于图像水印，即每一帧视频都被嵌入为一幅图像。1996年，本德提出了音频信号的扩频水印方案和博尼的音频信号扩频水印算法。
如今，数字水印技术已被广泛应用于各种产品中。学术领域每年都会出现高质量的水印研究论文。第一届国际信息隐藏研讨会(IHW)于1996年举行。第一次信息隐藏研讨会于1999年组织召开。专业会议和期刊的出现极大地推动了数字水印技术的理论研究。水印研究领域最有影响力的会议包括:IEEE国际图像处理会议(ICIP)，IEEE国际电路与系统会议(国际电路与系统会议)，以及国际计算机新技术与教育会议(ICCSE)。水印研究领域的一些权威期刊包括斯普林格、IEEE。埃尔塞维尔等。一些国内期刊包括通讯期刊等。自2004年以来，900多份IEEE年度出版物发表了与水印和加密相关的文章。不同领域的所有这些新兴方法都有相同的目标:最大限度地降低数字多媒体内容的质量。

2可逆数字水印技术11
2.1可逆数字水印研究的背景和意义11
2.2可逆数字水印的研究与发展11
2.3可逆数字水印的基本理论13
2.4可逆数字水印算法的性能评价16
2.5可逆数字水印分类……17[/br/ ]2.6可逆数字水印研究展望……17
2.7本章概述……18
3基于奇偶校验的大容量医学图像可逆水印算法……19
3.1萨克涅夫可逆水印算法……基于奇偶校验的19
3.2大容量医学图像可逆水印算法........22 [/BR/] 3.3附加信息的处理及水印算法的实现……26
3.4结果分析……28
3.5小节……基于排序选择的30
4加密图像可逆水印算法……31
4.1排名选择算法……31
4.2图像加密和解密算法……32
4.3水印信息嵌入和提取算法……33
4.4水印图像的PSNR估计算法……基于排序选择的34
4.5加密图像可逆水印算法……35[/比尔/][/比尔/] 5工作总结

数字水印是一种新的版权保护方法。可逆水印的特点是提取水印信息后原始图像完全无损恢复。它主要应用于图像质量极高的领域，如医学图像、遥感地图和法律证据图像。医学图像与自然图像具有不同的特征，主要表现在图像精度要求高、相对平滑和大量空白色区域(无信息的黑色区域)。根据医学图像的特点，研究了可逆水印技术。主要工作包括:
1。提出了一种基于奇偶校验的大容量医学图像可逆水印算法。该算法充分利用了图像中所有可以携带水印信息的像素，提高了图像的嵌入率。为了保证提取端像素的正确分类和算法的可逆性，该算法利用数据的奇偶性来改进提取端的测试算法，合理应用图像像素的承载能力，提高水印嵌入能力。实验表明，该算法在保证视觉效果的前提下，提高了图像的水印嵌入能力。
2。提出一种基于排序选择的加密图像可逆水印算法。针对加密图像嵌入容量低、准确率低的问题，该算法提出通过排序将水印信息嵌入相对平滑的区域。该算法通过消除难以使用的区域，增加了图像块的数量，提高了嵌入容量，提高了水印的嵌入容量和视觉效果。