用于证件照片防伪的数字水印技术研究与应用

用于证件照片防伪的数字水印技术研究与应用 毕业设计报告报告人：刘骁学号：RY0806114 指导老师：陈真勇教育部工程技术研究中心

1 2 3 4 论文工作计划已经完成的工作关键技术或难点下一阶段工作计划北京航空航天大学报告内容教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 论文工作计划(1)：选题及研究目标 • 证件照片的伪造 • 证件：证明合法性和身份的主要方式 • 通过伪造证件照片的犯罪：护照“换人头” • 传统的防伪方式 • 制作成本高、容易伪造、认证困难 • 数字水印技术的优点 • 成本低廉、很难伪造、认证简便 • 可应用的领域 • 身份证、驾驶证、护照、文凭 • 更多…… 教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 论文工作计划(2)：预计成果及研究进度 • 开发一套基于数字水印技术的证件防伪检测平台，实现提出的算法并进行实验评估和性能检测。 • 拟发表论文一篇并申请专利1-2项。 • 论文研究进度如下：教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(1)：国内外研究现状 • 抗打印扫描水印 • 几何失真 • 利用几何变换鲁棒性 • 利用几何校正 • 像素失真 • 利用频域性质（DFT、DCT、DWT） • 利用图像还原 • 其他：半色调处理、ULPM 等教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：总体内容 • 毕设研究总体内容图：抗打印扫描水印算法图：普通水印算法教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：总体内容 • 毕设研究总体内容图：毕设总体规划教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：几何校正原理 • 打印扫描过程可能产生的几何失真 • 旋转、缩放、平移 • 产生原因主要是机械和人工操作的误差 • 雷登变换分类 • RIT直线积分 • CIT环形积分图：证件扫描图像图像教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：几何校正原理 • RIT基本原理 • RIT直线积分连续式 • RIT直线积分离散式 • RIT检测直线 • 图像边缘积分产生极值 • 检测得到θ是直线倾角 • 两个极值的差是最长边长度图：RIT雷登变换教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：几何校正步骤 • Candy边缘检测和图像二值化 • 进行RIT变换找到两个极值得到长边的长度r和旋转角度θ • 由已知的原始长边长度r0得到缩放比： • 利用旋转角度和缩放比进行几何校正图：Candy边缘检测图像图：RIT变换结果教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：几何校正实验 • 旋转角度校正： • 通常对于θ<25°矫正效果较好，即使出现误差也在0.1以内 • 缩放尺度校正： • 通常对于scale<2校正较好，同时误差在0.005以内图：旋转角度校正误差图：缩放尺度校正误差教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：几何校正实验 • 平移距离校正： • 对于较小范围（小于证件半径）内的平移，平移距离校正效果非常精确 • 结论：对于证件扫描图像，算法具有较好的几何校正效果图：旋转角度校正误差图：平移距离校正误差教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：频域建模原理 • 对打印扫描前后的图像进行傅里叶变换； • 对图像傅里叶系数幅值谱进行建模： • 计算得到改变量和改变量系数：教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：频域建模实验表：频域数值建模结果 • 频域建模A值差别较小，均在0.92左右；B值差别较大，有数百到上千的差距； • 由于DFT频域数值基本在10e5到10e6数量级，因此B值的差别可以忽略不计。教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：VQIM水印算法图：改进后的VQIM水印算法图：原始QIM水印算法 • 传统QIM水印算法采用固定长度划分区间，因此系数值越大越容易产生误差 • 改进后的VQIM水印算法采用可变长度划分区间教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：水印嵌入与检测表：水印嵌入提取效果 • 实验参数：a=0.6 rmin=15 △0=1 • 实验结论：对于a=0.6的情况，其PSNR值较低，图像保真度差，但整体水印提取准确率较高，未加入BCH纠错码可以达到85%以上，加入BCH纠错码后平均可以达到95%以上。教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：水印嵌入与检测表：水印嵌入提取效果 • 实验参数：a=0.7 rmin=15 △0=1 • 实验结论：对于a=0.7的情况，其PSNR值在33左右，图像保真度一般，整体水印提取准确率未加入BCH纠错码可以达到80%以上，加入BCH纠错码后平均可以达到90%以上。教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：水印嵌入与检测表：水印嵌入提取效果 • 实验参数：a=0.8 rmin=15 △0=1 • 实验结论：对于a=0.8的情况，其PSNR值较高（40左右），图像保真度很好，但整体水印提取准确率较低，未加入BCH纠错码可以达到75%以上，加入BCH纠错码后平均可以达到80%以上。教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(2)：水印嵌入与检测 • 根据DFT模型和具体的应用需要选择一种合适的参数是很重要的； • 水印检测成功率对于不同的硬件平台有较大的区别，在同一硬件平台上采用不同的打印和扫描参数，结果也有较大差别。教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(3)：水印平台设计图：算法整体框架图图：水印平台设计图教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(3)：水印平台开发教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 已经完成的工作(4)：工作成果 • 专利 • 一种基于帧间误差预测直方图修改的可逆视频水印算法 (第一作者) • 某数字水印国防专利 (第二作者、学生第一作者) • 一种基于数学建模的抗打印扫描水印方法 (第三作者、学生第二作者) • 一种基于I帧运动估计的视频自恢复水印方法 (第三作者) 教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 关键技术或难点 • 主要工作 • 利用证件照片扫描图像的边缘特征进行图像几何失真校正的方法 • 结合边缘检测和雷登变换 • 利用频域数学建模方法进行改进的数字水印嵌入算法（VQIM） • 打印扫描过程频域幅值谱变化的数学建模 • 改进型的VQIM数字水印嵌入算法教育部工程技术研究中心

北京航空航天大学 下一阶段计划 • 尚未完成的工作 • 证件扫描图像几何校正 • 考虑加入人像识别方法检测几何校正效果 • 证件照片防伪数字水印算法 • 考虑加入纠错码提高水印检测成功率 • 证件照片防伪数字水印平台的开发与完善教育部工程技术研究中心

Thank You ! 请各位老师批评指正！北京航空航天大学教育部工程技术研究中心

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