面向譜圖像的壓縮算法與數(shù)字水印研究.pdf

1、東北大學(xué)博士學(xué)位論文摘要面向譜圖像的壓縮算法與數(shù)字水印研究摘要譜圖像是同時(shí)在多個(gè)窄的光譜波段上對(duì)同～對(duì)象(地域或目標(biāo))進(jìn)行觀測(cè)所獲得的圖像，它反映了觀測(cè)對(duì)象在各個(gè)窄光譜波段上的反射、透射或輻射特性，因而包含了觀測(cè)對(duì)象的更多信息。譜圖像在計(jì)算機(jī)視覺、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)、顏色計(jì)算等許多領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用。然而其巨大的數(shù)據(jù)量給高光譜圖像的傳輸和存儲(chǔ)都帶來較大的困難，因此對(duì)其進(jìn)行有效壓縮就具有了更為廣泛的意義隨著數(shù)字技術(shù)和Internet的發(fā)

2、展與普及，數(shù)字化產(chǎn)品越來越豐富：同時(shí)，致字信息的復(fù)制也變得越來越簡(jiǎn)單，使得多媒體信息被非法拷貝與篡改的問題變得越來越突出，數(shù)字化產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)成為一個(gè)迫切需要解決的問題數(shù)字水印技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的一個(gè)有效辦法，成為了信息安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。譜圖像為水印技術(shù)提供了一個(gè)新的研究方向。針對(duì)譜圖像的壓縮與水印，本文所做的主要工作如下：1首先從信號(hào)分析和數(shù)字信號(hào)處理的角度對(duì)小波分析理論進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和介紹因?yàn)樾〔ㄏ禂?shù)的大小，未必能忠實(shí)的反映其

3、壓縮率與失真的關(guān)系利用壓擴(kuò)原理改變特定子帶的小波系數(shù)，將有助于壓縮率的提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提的想法，可以獲得可觀的編碼增益。2提出了一種將DPCM變換與LOCO—I預(yù)測(cè)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)譜圖像的無(wú)損壓縮。針對(duì)譜圖像有很強(qiáng)的譜向結(jié)構(gòu)相關(guān)性和譜間統(tǒng)計(jì)相關(guān)性的特點(diǎn)，首先對(duì)譜圖像進(jìn)行DPCM預(yù)測(cè)，然后將差值圖像經(jīng)過LOCO—I預(yù)測(cè)，最后對(duì)圖像進(jìn)行編碼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與LOCO—I，CkLIC和LCL一3D相比，該算法具有明顯的優(yōu)越性：3提出了一種基于

4、DWT—SVD的水印算法。首先對(duì)譜圖像進(jìn)行三維小波交換，然后對(duì)變換后的每一個(gè)波段進(jìn)行奇異值分解，通過修改奇異值嵌入水印信息重建后的譜圖像包含水印信息實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明該算法對(duì)中值濾波、均值濾波與壓縮有很好的魯棒性4提出了一種基于PCA—SVD的譜圖像水印算法算法首先對(duì)譜圖像進(jìn)行PCA變換，然后對(duì)特征圖像進(jìn)行奇異值分解。通過修改其中一個(gè)特征圖像的奇異值來嵌入水印信息。本文提出的算法與基于PCA的水印技術(shù)進(jìn)行了比較，其中的攻擊包括有損壓縮、中值濾

5、波和均值濾波。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法優(yōu)Ⅱ東北大學(xué)博士學(xué)位論文AbsttactResearchonCompressionAlgorithmandDigitalWatermarkingforSpectralImagesSpectralimageisacquiredbyobservingthefameobject(areaOrtarget)inmultiplenarrowwavelengthslicesatthesalnetimeandreve

6、alsthereflectiontransmissionorradiationfeaturesoftheobservedobjectinmultiplespectralbandsWithmoreinformationabouttheobservedobjectcontainedspectralimagehasbeenwidelyusedinalargenumberofapplications，suchascomputervisionmi

7、neralprospectin呂env面onmentmonitoringcolormeasureetcButitsenormousdataamountislinkedfortransmissionandmemoryofspectralimagetoallbringgreaterdifficultysohavemoreextensivemeaningslothatitiscompressedeffectivelyWiththedevelo

8、pmentanddisseminationofInteractdigitalproductsa∞moreandmoreabundantMeanwhile，italsobecomesmoreandmoreeasyandconvenienttocopydigitalinformationThismayleadtoabigproblemthatdigitalproductsareabusedillegallySoitisimminenttop

9、rotestthecopyrightofdigitalproductsDistalwatermarkingisatechniquemethodforcopyrightprotectionandhenceturnsintoahottopicinInformationSecurityfieldSpectralimagesconstituteanewareaforwatermarkingtechnologyAimingatcompressio

10、nandwatermarkingforspectralimagestheendeavorsofthethesisarelistedasfollows：1Atfirsttheoriesaboutwaveletanalysisaresystematicallyreviewed蛔theviewpointofsignalanalysisanddigitalsigIlaIproceas岵Themagnitudeoftransformcoeffic

11、ientsmaynotfaithfullyreflectthesignificanceofwaveletcoefficientsintheratedistortionsellseBettercompressionperformance啪beachievedbycompandingthewaveletcoefficientswithinaspeci6csubbandExperimentalresultscoufumthatcodingga

12、incanbeachievedwiththeproposedcompandingscheme2AlosslessimagecompressionmethodcombiningDPCMtransformwithLOCOIispresentedSpectralImageshavemuchstrongerspeetralstructurecorrelationandspectralstatisticalcorrelationFireflyDP

13、CMtransformisusedinthealgorithmandthediJ陌erenceimageistransformedbyLOCOIfinallyelforimageshavebeencodedTheproposedalgorithmiscomparedtoLOCOLCALICandICI，3DschemesTheresultsobtainedshowadvantagesoftheproposedalgorithm3Awat

14、ermarkingmethodbased呲DiscreteWavelettransform(唧andSingularValueDecomposition(SVD)ispresentedforspectralimagesAfterdecomposingthespectralimagewiththreedimensionalwavelettransformweapplytheSVDtoeachbandoftransformedsp洲imag