魯棒圖像數(shù)字水印算法和數(shù)字水印協(xié)議研究.pdf

1、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的極大發(fā)展，便利了人們發(fā)布、傳輸和處理各種數(shù)字化的多媒體信息。但數(shù)字作品存在著容易篡改、偽造、操作難以追蹤等特點(diǎn)，引起嚴(yán)重的安全問(wèn)題，知識(shí)產(chǎn)權(quán)容易遭到侵犯。由于數(shù)字作品的版權(quán)問(wèn)題，數(shù)字水印技術(shù)得到了很多研究者的關(guān)注和研究。隨著數(shù)字水印技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，它不僅僅可以進(jìn)行數(shù)字作品的所有者鑒別、所有權(quán)認(rèn)證、操作跟蹤、拷貝控制，同時(shí)還可以對(duì)數(shù)字作品的內(nèi)容進(jìn)行完整性認(rèn)證，對(duì)數(shù)字作品的篡改進(jìn)行定位和恢復(fù)。作為一門(mén)多學(xué)科交叉的

2、技術(shù)，數(shù)字水印的研究不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義，同時(shí)對(duì)于數(shù)字化作品的合法使用也具有實(shí)際意義。
　　 魯棒的數(shù)字水印算法依然是數(shù)字水印領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向，尤其是研究能夠抵抗幾何變換的數(shù)字水印算法更是成為當(dāng)前的焦點(diǎn)。為了提高數(shù)字水印信號(hào)的提取/檢測(cè)準(zhǔn)確性、增強(qiáng)算法對(duì)于各種攻擊的魯棒性，圍繞著水印系統(tǒng)的不同階段,分別從數(shù)字水印信號(hào)的產(chǎn)生、嵌入和提取/檢測(cè)三個(gè)方面進(jìn)行了研究。此外，從數(shù)字水印協(xié)議的角度研究了數(shù)字水印算法的具體實(shí)施。

3、r>　　 數(shù)字水印圖像在傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)遭受攻擊或者經(jīng)歷正常的信號(hào)處理操作，從而帶來(lái)噪聲，那么在數(shù)字水印的提取和檢測(cè)過(guò)程中由于噪聲的影響，會(huì)帶來(lái)提取信號(hào)的錯(cuò)誤，導(dǎo)致水印信號(hào)檢測(cè)和提取的失敗。為了提高數(shù)字水印系統(tǒng)的檢測(cè)有效性和準(zhǔn)確性，在數(shù)字水印的產(chǎn)生階段對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，選擇基于二進(jìn)制BCH（Bose，Chaudhuri，Hocquenghem）糾錯(cuò)編碼的方式來(lái)產(chǎn)生數(shù)字水印信號(hào)。BCH碼具有嚴(yán)格的代數(shù)結(jié)構(gòu)，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，性能接近理論值。

4、為了高效產(chǎn)生可用的數(shù)字水印信號(hào)，對(duì)BCH碼的編碼過(guò)程和解碼過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)顯示所提出的優(yōu)化方法能夠提高編碼解碼效率?；趦?yōu)化的BCH編碼解碼方法，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于BCH碼的數(shù)字水印信號(hào)生成方法，仿真結(jié)果顯示通過(guò)冗余編碼，能夠提高提取信號(hào)的準(zhǔn)確率。該方法對(duì)于有意義的數(shù)字水印信號(hào)和無(wú)意義的數(shù)字水印信號(hào)都有效。
　　 旋轉(zhuǎn)、縮放、平移（Rotation、Scaling、Translation，RST）不變的數(shù)字水印算法是當(dāng)

5、前數(shù)字水印算法研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)RST不變，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于小波變換模極大的魯棒數(shù)字水印算法。算法基于幾何不變域的嵌入，選擇具有旋轉(zhuǎn)不變性的墨西哥帽小波變換作為水印嵌入的特征域，將數(shù)字水印信號(hào)加載到小波變換模極大系數(shù)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法在水印圖像經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移和縮放操作之后，能夠保持比較好的檢測(cè)效果，同時(shí)還能抵抗JPEG2000壓縮變換和一些常規(guī)失真。
　　 在分析了現(xiàn)有數(shù)字水印檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的基

6、于互信息的數(shù)字水印檢測(cè)方法，為設(shè)計(jì)抵抗幾何攻擊的數(shù)字水印算法提出了一種新的思路。常用的基于相關(guān)性檢測(cè)的方法基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的計(jì)算，幾何攻擊會(huì)破壞基于相關(guān)性的檢測(cè)；此外，基于相關(guān)性的檢測(cè)器適用于加性高斯白噪聲的檢測(cè)，對(duì)非加性高斯白噪聲則無(wú)法描述其特征。為了解決這些問(wèn)題，使用互信息作為相似性度量標(biāo)準(zhǔn)?；バ畔⒒谛盘?hào)的統(tǒng)計(jì)分布特征，可以描述信號(hào)的高階特征，對(duì)于破壞同步性的幾何攻擊具有一定的抵抗能力。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于互信息檢測(cè)的數(shù)字水印算法，實(shí)驗(yàn)

7、結(jié)果顯示該算法在經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)、平移、縮放和常規(guī)失真之后有明顯的檢測(cè)響應(yīng)，魯棒性高。
　　 為了能夠在實(shí)際交易中使用數(shù)字水印技術(shù)來(lái)提供版權(quán)認(rèn)證，數(shù)字水印的協(xié)議成為數(shù)字水印技術(shù)研究的一個(gè)方向。為了解決Memon和Wong協(xié)議中存在的可信第三方性能問(wèn)題和合謀威脅，改進(jìn)了協(xié)議中的交互模式和數(shù)字水印信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制，由賣(mài)方與可信第三方一次性交互產(chǎn)生批量水印，減輕其負(fù)荷；買(mǎi)賣(mài)雙方使用可交換的密碼系統(tǒng)共同產(chǎn)生水印信號(hào)，同時(shí)使用同態(tài)密碼算法來(lái)進(jìn)行數(shù)字