數(shù)字水印技術(shù)

1、數(shù)字水印技術(shù)技術(shù)介紹,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,成都宇飛信息工程有限責(zé)任公司,本文組織演示方式,首先介紹必要的相關(guān)背景。其次介紹本文的主要工作及其理論依據(jù)。隨后給出本文得到的一些結(jié)論最后將為大家演示本文研究形成的軟件。,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,背 景 介 紹,(»)信息隱藏技術(shù)與版權(quán)保護(hù)(»)數(shù)字水印技術(shù)的基本特征(»)基于比較的數(shù)字水印技術(shù)(»)基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)的數(shù)字水印技術(shù),關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,

2、信息隱藏與版權(quán)保護(hù),限制機(jī)密信息的惡意散布目的不在于限制正常的資料存取，而在于保證隱藏?cái)?shù)據(jù)不被侵犯和非法重現(xiàn)保證作品的使用不受版權(quán)保護(hù)要求的影響數(shù)字水印技術(shù)正是這樣一種信息隱藏技術(shù)，將版權(quán)信息或其他標(biāo)志版權(quán)的信息隱形地嵌入到數(shù)據(jù)中,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,水印分類：,按可見與否：可見水印與不可見水印按水印添加方式：空域水印與頻域水印按水印檢測方式：水印提取法與水印檢測法,隱型性穩(wěn)健性安全可靠性(單向性),,水印基本特征：,關(guān)聯(lián)

3、數(shù)字水印技術(shù),基于比較的水印技術(shù),,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),基于統(tǒng)計(jì)分析的水印技術(shù),,水印嵌入過程示意圖,原始數(shù)據(jù)D,嵌入»,,簽字信息S0,特征提取,重構(gòu),單向映射,特征集I,特征集I’,帶水印數(shù)據(jù)D’,簽字信息序列S1,(注冊ID/意義明確的文本),視覺模型{Gi (.)},,,,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),基于統(tǒng)計(jì)分析的水印技術(shù),,水印檢測過程示意圖,檢測數(shù)據(jù)X,相關(guān)器»,,特征提取,單向映射,特征集Ix,簽字信息序

4、列S1,視覺模型{Gi (.)},,,,1/0,相關(guān)值q,優(yōu)化,相關(guān)信息序列S2,,,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),嵌入與檢測的數(shù)學(xué)描述,,嵌入：,檢測：,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),采用動(dòng)力混沌方法產(chǎn)生基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析所需要的隨機(jī)數(shù)序列，保證隨機(jī)數(shù)序列的隨機(jī)性，加強(qiáng)水印信息生成過程的單向性。使嵌入載體數(shù)據(jù)中的水印信息序列和水印嵌入位置序列相關(guān)聯(lián)的方法。保障系統(tǒng)的可靠性。使用雙通道水印信息技術(shù)。降低檢測過程中

5、的誤檢率。,技術(shù)介紹,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),»基本方案 »數(shù)據(jù)變換 »關(guān)聯(lián)隨機(jī)序列 »可靠性分析,嵌入過程示意圖,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),產(chǎn)品輸入輸出,數(shù)據(jù)變換,水印信息嵌入,用戶信息輸入,隨機(jī)序列產(chǎn)生,產(chǎn)品數(shù)據(jù),用戶輸入數(shù)據(jù),水印信息數(shù)據(jù),變換域數(shù)據(jù),,,,,水印信息嵌入»,,,,,,,水印信息檢測»,水印信息檢測»,檢測過程示意圖,,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),產(chǎn)品輸入輸

6、出,數(shù)據(jù)變換,用戶信息輸入,隨機(jī)序列產(chǎn)生,產(chǎn)品數(shù)據(jù),用戶輸入數(shù)據(jù),水印信息數(shù)據(jù),變換域數(shù)據(jù),,,結(jié)果解釋,,結(jié)果數(shù)據(jù),,,,,,,水印信息嵌入,,頻域數(shù)據(jù)Df,嵌入»,特征提取,特征集I,特征集I’,水印信息序列S1,視覺模型{Gi (.)},,,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),數(shù)據(jù)置換,頻域數(shù)據(jù)D’f,位置信息序列P,水印信息檢測,,頻域數(shù)據(jù)Df,相關(guān)器»,,特征提取,特征集I,,,相關(guān)值q1,相關(guān)信息序列Sa,關(guān)聯(lián)數(shù)字

7、水印技術(shù),相關(guān)信息序列Sb,相關(guān)值q2,位置信息序列P,1/0,,雙通道嵌入的數(shù)學(xué)描述,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),雙通道檢測的數(shù)學(xué)描述,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,數(shù)據(jù)變換,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),在小波變換域添加水印，可以建立符合人類感覺器官的各種聽覺、視覺模型，可以定量表達(dá)感官能夠容許的失真。因此，只要往圖像中添加信息引入的失真不超過失真限度，就可以保持加入的不可見水印能量盡可能高，這提高了水印的穩(wěn)健性。,小波變換過程,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),二維空

8、域數(shù)據(jù)f(x,y),按行作一維小波變換,按列作一維小波變換,fx(x,y),頻域數(shù)據(jù)Df(x,y),二維空域數(shù)據(jù)f(x,y),按列作一維小波逆變換,按行作一維小波逆變換,fx(x,y),頻域數(shù)據(jù)Df(x,y),正變換,逆變換,一維小波變換,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),低通,高通,,正變換,逆變換,關(guān)聯(lián)隨機(jī)序列,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),保證水印方案過程的單向性，單向映射。保證水印密碼空間足夠大，將輸入映射到實(shí)數(shù)空間，且維持映射的唯一性。保證水印密

9、碼的不可猜測，提高水印對輸入的敏感性，增加水印序列的隨機(jī)性。,關(guān) 聯(lián) 措 施,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),采用混沌方法，將輸入的密碼和個(gè)人信息映射到實(shí)數(shù)空間，以保證密碼空間足夠大。同一種子產(chǎn)生隨機(jī)位置序列和水印信息序列，保證系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)可靠性。使種子的生成對輸入敏感，采用動(dòng)力混沌方法。采用混沌方法產(chǎn)生序列，以保證序列的隨機(jī)性。,關(guān)聯(lián)過程(RS),,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),密碼k,明文信息d,水印位置序列P,水印序列S,種子生成,隨機(jī)數(shù)種子,序列產(chǎn)

10、生,,,,,種子生成,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),密碼信息Ki,明文信息Di,,雙人字映射,種子,Ci,序 列 生 成,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),種子,人字映射,正態(tài)變換,整數(shù)映射,正態(tài)序列,位置序列,密碼序列位流ki,人字映射,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),雙 人 字 映 射,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),正 態(tài) 變 換,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),整數(shù)映射,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),[a,b]上的均勻分布隨機(jī)整數(shù)序列:,If ki ==1 then pi =b -pi,可靠性分析

11、,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),»單通道水印可靠性 »雙通道水印可靠性,單通道水印可靠性分析,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),基本假定：,相關(guān)檢測方法：,結(jié)論如下：>>,單通道水印可靠性分析1,,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),在H0假設(shè)下，q服從N (0,1)分布，其可靠性指標(biāo)可由標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)積分計(jì)算。在H1假設(shè)下， q服從N (m,1)分布，m反映相關(guān)程度。其中：該檢測方法的可靠性嚴(yán)重依賴水印序列長度n。,雙通道可靠性分析,,關(guān)聯(lián)

12、數(shù)字水印技術(shù),輸入,通道1,通道2,輸出,可靠性框圖,系統(tǒng)的誤檢率：,該系統(tǒng)在單通道水印基礎(chǔ)上，保持了水印序列長度不增加的情況下，降低了系統(tǒng)誤檢率。系統(tǒng)可靠性提高了一個(gè)幾何量級。,實(shí)驗(yàn)分析,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),»關(guān)聯(lián)序列可靠性實(shí)驗(yàn)»水印隱型性實(shí)驗(yàn)»水印穩(wěn)健性實(shí)驗(yàn)»小波基長度對水印性能的影響,,本實(shí)驗(yàn)以Lena256圖像為例，添加水印強(qiáng)度10，水印序列長度為2048。,關(guān)聯(lián)序列可靠性,關(guān)聯(lián)數(shù)字水

13、印技術(shù),混沌方法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)序列極大的改善了水印位置序列的隨機(jī)性。(參考實(shí)驗(yàn))雙通道關(guān)聯(lián)水印技術(shù)將水印檢測的誤檢率降低了一個(gè)幾何量級，極大的提高了水印的可靠性。(參考實(shí)驗(yàn)),,與常規(guī)整數(shù)序列對比,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,常規(guī)方法產(chǎn)生的序列,本文產(chǎn)生的序列,常規(guī)產(chǎn)生序列的傅立葉變換,本文產(chǎn)生序列的傅立葉變換,,,誤檢率比較表,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,水印隱型性,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),隱型性客觀標(biāo)準(zhǔn)一般有均方誤差(MSE)、信噪比(SNR)、峰值信噪

14、比(PSNR)等指標(biāo)。主觀標(biāo)準(zhǔn)為視覺上是否有明顯的區(qū)別。,,下表為Lena256圖像的多種水印實(shí)驗(yàn),主觀圖像比較如下圖：,水印添加前后的圖像比較,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),原圖Lena256×256,添加水印后的圖像,,MSE=2.1，SNR=33.6，PSNR=44.9,水印穩(wěn)健性,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),»穩(wěn)健性指標(biāo)»圖像縮放»JPEG壓縮»添加噪聲»模糊、銳化處理»

15、;抖動(dòng)處理及打印處理,,穩(wěn)健性指標(biāo),關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,相關(guān)檢測值q越大，反映該數(shù)據(jù)中的水印信息越強(qiáng)健。在經(jīng)過各種處理后的穩(wěn)健性主要反映為相關(guān)檢測值q的大小。本文中的q數(shù)據(jù)為圖像的紅、綠、藍(lán)三色檢測結(jié)果，且每個(gè)數(shù)據(jù)為雙通道結(jié)果的平均值。,圖像縮放,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,JPEG壓縮,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,添加噪聲,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,添加高斯噪聲的帶水印圖,添加均勻噪聲的帶水印圖,q ={9.0, 10.4, 10.5},q ={11.

16、4, 12.6, 13.4},模糊、銳化處理,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,Lena256帶水印圖像的銳化圖像,Lena256帶水印圖像的模糊圖像,,q ={7.4, 9.0, 10.0},q ={16.6, 18.3, 19.5},抖動(dòng)處理及打印處理,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),,Lena256帶水印圖像的抖動(dòng)圖像,提取的目標(biāo)圖像,q =7.7,q =8.4,小波基長度的影響,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),原則上說，小波基長度越長，則其光滑作用越好，水印的各項(xiàng)性能指

17、標(biāo)也都較好。,,結(jié)論,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),本關(guān)聯(lián)序列的可靠性無論是正向猜測攻擊還是逆向數(shù)據(jù)分析攻擊都具有阻斷墻作用，其水印檢測的可靠性和有效性得到了極大提高。本文小波方法的使用，使我們能夠定量的分析圖像中水印信息的能量最優(yōu)值，使得能夠同時(shí)保證水印的隱形性和穩(wěn)健性。本文對印刷產(chǎn)品的檢測研究，可以拓寬水印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。從純數(shù)字領(lǐng)域到模擬的自然世界。本文的隨機(jī)數(shù)序列與常規(guī)隨機(jī)數(shù)序列的產(chǎn)生相比較，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)?？朔嗽S多以前常規(guī)方法的準(zhǔn)周

18、期特性。,,結(jié)束,關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù),數(shù)字水印技術(shù)作為一種信息隱藏技術(shù)，是為適應(yīng)信息隱藏與跟蹤需要而誕生的。因此，該技術(shù)不同于數(shù)據(jù)加密技術(shù)，它鼓勵(lì)攜帶水印信息的產(chǎn)品被合法使用。產(chǎn)品中隱藏的水印信息提供隨時(shí)被檢測使用的數(shù)據(jù)，以此保護(hù)產(chǎn)品的版權(quán)所有者的利益并促進(jìn)數(shù)字產(chǎn)品的開發(fā)與使用，尊重創(chuàng)作與知識版權(quán)。在其他信息保密產(chǎn)業(yè)或防偽產(chǎn)業(yè)同樣需要數(shù)字水印這樣的信息隱藏技術(shù)。,,軟件演示,數(shù)字水印Email: yf_info@yufei.net,本