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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于视觉特征的数字矢量图形水印算法研究 姓名：郑玉婷 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：刘文予 20080602 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘摘 要要 Internet 在带来数字信息交换的便利的同时，也使得数字信息极易被非法获取， 复制和篡改，因而对数字作品的信息安全和版权保护技术成为迫切要解决的问题。 数字水印为数字产品提供了一种有效的保护措施，不同于信息加密技术仅仅在初始 获取上做限制，对于数字作品的保护从后期应用中的修改以及非法传播上都进行了 抵御。虽然当前的数字水印多集中
2、在图像、音频和视频领域，而且已经发展了比较 成熟完善的技术，但是在图形领域还是处于比较初级的阶段。相对于具有更高商业 价值的三维网格模型，对二维矢量图形的保护的研究更是有限。而作为 GIS（地理信 息系统）中的重要数据形式，以及商业价值相当高的卡通图的表现形式，二维矢量 图形的保护也是很有意义的。 本文对数字水印的基本原理和国内外的研究现状进行了综述。 通过对目前发展较 为完备的图像水印技术的研究来获得比较系统的数字水印技术知识的基本构成。接 着进一步目前研究还相对较少的矢量图形水印技术。在研究形状特征点提取方法的 基础上，建立了基础轮廓的概念；通过对图形表达技术的研究，实现基础轮廓和细 节轮
3、廓信息的分离，然后提出了一种基于基础轮廓的二维矢量图形水印算法。该算 法将在离散傅立叶域分离出基础轮廓后的细节轮廓的傅立叶系数做进一步的归一化 处理，然后将水印嵌入其幅值，再通过逆操作得到带有水印信息的图形。由于利用 的是图形的轮廓特征，该算法的检测过程不需要原始图形，是盲检测算法。本文将 传统的低频信息理念应用到形状中，使得水印的嵌入较小的修改视觉敏感的信息， 提高了水印的不可见性的同时，保证了水印较强的鲁棒性，从而达到版权保护的目 的。最后本文还提供了基于轮廓特征的二维矢量图形水印算法的实验结果和相关数 据，检验了该算法的鲁棒性。 实验结果表明，用本算法嵌入的数字水印在经受起始点改变、平移
4、、旋转、均匀 缩放、添加随机噪声和小幅简化攻击后，仍能被正确地检测出来，说明本文提出的 算法具有较强的鲁棒性。 关键字：关键字：二维矢量图形，数字水印，基础轮廓，盲水印 I 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract With the convenience the Internet has brought during the process of the exchange of digital information, the digital information can also be illegally obtain
5、ed, copied and modified very easily. Therefore, the information security and copyright protection of the digital products become a crucial problem. Digital watermarking provides the digital products with effective protection. Different from the information encryption technology which just restricts
6、the acquisition, the protection watermarking brought the digital products with can resist both the illegal transmission and the modification during the application. Though the main research areas of the digital watermarking are mainly image, audio and video with developed techniques, digital waterma
7、rking in graphics, especially 2D vector graphics is newly emerging. Contrast with the 3D mesh which has high commercial value, the protection of the 2D vector graphics has gained little attention. However, as the important data format in GIS and the cartoon with high commercial value, it is also mea
8、ningful to protect the 2D vector graphics. In this thesis, the basic principle and the domestic and oversea research situation of digital watermarking technology are introduced briefly. According to study of the fully developed image watermarking techniques, a systematic understanding of the basic f
9、ramework of digital watermarking technology is got. And the watermarking technology to 2D vector graphics is focused. Then establish the definition of base contour with the feature points of shapes, and implement the separation of the base contour from the original contour based on the theory of sha
10、pe representation. With all the techniques mentioned above, a blind watermarking algorithm applied in 2D vector graphics is proposed. The watermark is embedded in the amplitude of the normalized difference between the Fourier Descriptors of base contour and the original contour. Then the watermarked
11、 contour is produced via contrary operation. Because of the application of the feature points, the detection of watermarking of the algorithm can be done without the original contour, that is, the algorithm is blind. With the concept of the low frequency of information is used in shape as base conto
12、ur in the algorithm, the embedding of the watermark modified little of the most important parts which are sensitive by human visual, so the watermark is unperceivable with high robustness, which accomplishes the objective II 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 of copyright protection. At
13、last, the experiment results of the algorithm are given to test the robustness of the algorithm. The experiment results show that, the watermarking algorithm proposed in this thesis is perceptual transparent and robust against a variety of attacks such as changing the starting vertex, translation, r
14、otation, uniform scaling, noise and simplification at a small extent. Keywords: 2D Vector Graphics, Digital Watermarking, Base Contour, Blind III 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承 担。
15、学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和 借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密。 (请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学
16、 硕 士 学 位 论 文 1 绪绪 论论 近年来，多媒体技术与Internet 技术发展迅速，极大地改变了出版、商务、通信 等行业的运作方式，也极大地改变了人的日常生活方式。多媒体制作领域逐渐繁荣， 各种形式的多媒体作品包括音频、视频、动画、图像，三维模型等等纷纷以网络形 式发布。国际互连网络逐渐普及的副作用也十分明显：作品侵权更加容易、篡改更 加方便。任何人都可以借助一台普通的个人计算机和一根电话线，通过网络轻易取 得他人的原创作品，尤其是数字化的图像、音乐、电影等等，甚至不经作者的同意 而任意复制、修改，从而侵害了创作者的著作权。因此多媒体数据的安全问题，也 就是版权保护问题，成了一项重要而紧迫的研究课题1。多媒体信息安全是集数学、 密码学、信息论、概率论、计算复杂度理论和计算机网络以及其它计算机应用技术 于一体的多学
