论文总字数：26286字

摘 要

随着道路交通条件的日臻完善，机动车数量和驾驶人数持续增加，交通违法现象出现的频率大大增加。原始的交通违法行为图像如果没有经过防篡改处理，在传送、保存等过程中被不法分子恶意篡改的可能性很大，所以采取一定的技术手段保障违法行为图像的安全性非常必要。

本文采用数字水印技术，从水印的不可感知性和鲁棒性出发，于Visual C 6.0开发环境的MFC平台上建立了基于空域的违法行为图像防篡改水印系统和基于DCT变换域的违法行为图像防篡改水印系统。

本文选取8位BMP图像作为待嵌入的水印图。空域算法首先研究BMP文件，选取BMP图像位图数据部分的像素点作为水印嵌入位置，将水印信息嵌入像素点的红色值，再设计逆算法提取水印信息。DCT域算法首先研究JPEG文件的格式和编码解码流程，选取DCT量化排序后的变换域系数作为水印嵌入位置。实现BMP文件和JPEG文件之间的格式转换，然后在BMP文件编码成JPEG文件过程中嵌入水印，在JPEG解码过程中提取水印。 两种水印算法设计都为了确保水印信息能够尽可能的嵌入载体图像的各个位置，以提高对含水印载体图像篡改鉴定的准确性。最后对含水印图像进行攻击测试，评测算法性能。

关键词：智能交通，数字水印，图片格式，图像处理，不可感知性，鲁棒性

A STUDY ON THE METHOD OF IMAGE TAMPER-PROOF OF INTELLIGENT TRASPORTATION SYSTEM

Student name： Huang Yong

Student ID : 04011346

Supervisor: Prof. Wei Heng

Abstract

With the improvement of road traffic conditions, the number of vehicles and drivers continues to increase, so that the frequency of the phenomenon of traffic violations has increased significantly. The original image of traffic violation without tamper-proof process will be more likely to be tampered illegally. So it’s essential to take some technical means to ensure the security of image of traffic violations.

In this paper, digital watermarking technology was used. Started with imperceptibility and robustness of watermarking, image tamper-resistant watermarking system of intelligent transportation system were built on MFC platform of Visual C 6.0 respectively in spatial domain and DCT transform domain.

This paper selects eight-bit BMP image as the watermark to be embedded. BMP file format was studied firstly in spatial domain. Bitmap data part of BMP image was selected as the watermark embedding position. The watermark information is embedded in the red pixel value, and then an inverse algorithm was designed to pick the watermark. In DCT domain, format and encoding and decoding processes of JPEG files was studied firstly, then the quantized DCT transform domain coefficients after sorted was selected as a watermark embedding position. A conversion from BMP format to JPEG format was realized, and then watermark was embedded during the encoding process into JPEG file, extracted in JPEG decoding process. Both of the watermarking algorithms are designed to ensure that the watermark information can be embedded in each position vector of images in order to improve the authentication accuracy of tamper. Finally, a series of attack tests were carried on the watermarked image to evaluate the algorithm performance.

Key Words: Intelligent transportation, digital watermarking, image format, image processing, imperceptibility, robustness

目录

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 信息隐藏技术简介 2

1.3 数字水印技术研究的历史与现状 2

1.4 本文主要研究内容和结构 3

第二章 数字水印技术基础 5

2.1 数字水印的特征 5

2.2 数字水印系统的基本框架 5

2.3 数字水印技术及算法 6

2.3.1 空域数字水印嵌入技术 7

2.3.2 变换域数字水印嵌入技术 7

2.3.3 压缩域数字水印嵌入技术 9

2.4 数字水印系统性能评估 9

2.4.1 不可感知性 9

2.4.2 鲁棒性 10

2.4.3 嵌入容量 10

2.4 本章小结 11

第三章 空域水印算法 12

3.1 BMP图像文件格式简介 12

3.2 空域水印算法描述 12

3.3 工程实现 13

3.3.1 工程界面 13

3.3.2 工程运行界面 14

3.3.3 工程运行结果 14

3.4 攻击测试 15

3.5 本章小结 17

第四章 DCT域水印算法 18

4.1 JPEG文件格式简介 18

4.2 JPEG编解码流程 19

4.3 DCT域水印算法描述 21

4.4 工程实现 21

4.4.1 工程界面 21

4.4.2 工程运行界面 22

4.4.3 工程运行结果 23

4.5 攻击测试 23

4.6 本章小结 24

总结 26

致谢 27

参考文献(References) 28

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

经济的持续高速发展带动了城市化进程，汽车保有量因此不断地增加，造成了诸如环境污染、交通拥堵及事故频发等问题，严重阻碍了城市的可持续发展进程。智能交通系统(Intelligent Transportation System, ITS)是一种已经被公认为能够解决当前遍布于全世界范围内的由交通引发的一系列问题的科学有效的途径。智能交通系统利用系统的观念^[1]，将人、车、路以及环境综合到一起来考虑，并且结合前沿的电子控制技术、数据通信技术、信息技术等，综合运用于交通运输架构来创建一种实时、高效、准确、全方位、多角度发挥功能的大规模交通运输系统。目前世界上正在研究的ITS技术种类繁多，但其内容主要包括：(1)先进的交通管理系统；(2)先进的出行者信息系统；(3)先进的车辆控制系统；(4)先进的公共交通系统；(5)先进的电子收费系统。

在信息爆炸的时代，大量的大数据研发计划被启动，力求用海量复杂的数据来帮助人们回答更多的问题，通过分析和挖掘大数据来获取前所未有的知识。因此，准确及时地获取交通信息数据并且对其进行透彻仔细的分析和研究是构建更高层次的智能交通系统的关键所在。电子警察是一种采用现代高科技的非现场执法手段，被广泛的应用在限时道路、无人值班看守的路口、公交专用道等位置，可以有效防止交通违章行为。通过真实记录违章车辆并且对其实施处罚可以有效地控制这些隐患的发生，极大的提高城市交通科学化管理的水平。

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