基于自然圖像模型的擴(kuò)頻水印安全性研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對于信息的安全問題越發(fā)重視。作為信息安全領(lǐng)域的主要技術(shù)之一，數(shù)字水印技術(shù)受到了科研人員的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)上數(shù)字水印的性能受到三個(gè)方面的制約：魯棒性、不可見性和水印容量。近年來，數(shù)字水印的安全性逐步成為水印技術(shù)研究的新熱點(diǎn)。
　　 數(shù)字水印的安全性是衡量在水印算法細(xì)節(jié)公開的條件下水印密鑰抵抗非授權(quán)攻擊(估計(jì))的能力。由于任何水印算法都不能永久保密，水印算法的細(xì)節(jié)必將公開，只能依靠水印密鑰來保證

2、水印系統(tǒng)的安全。密鑰在水印系統(tǒng)中具有重要的作用。密鑰的安全意味著水印系統(tǒng)的安全。對水印安全性攻擊的目的是為了獲取關(guān)于水印密鑰的知識并最終實(shí)現(xiàn)對水印系統(tǒng)的完全破解，因此安全性對于水印系統(tǒng)尤為重要。水印安全性已經(jīng)和水印不可見性、水印容量及水印魯棒性一起成為水印性能的四大制約因素。
　　 基于擴(kuò)頻調(diào)整的水印是最為廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一，其安全性受到了學(xué)術(shù)界的格外重視。由于擴(kuò)頻水印安全性與水印載體信號的統(tǒng)計(jì)分布有密切聯(lián)系，精確描述載體信號統(tǒng)

3、計(jì)分布對于擴(kuò)頻水印安全性分析至關(guān)重要。原有的擴(kuò)頻水印安全性分析使用高斯模型來描述圖像載體小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布，并不能準(zhǔn)確刻畫載體信號的實(shí)際分布特點(diǎn)，得出的分析結(jié)論與實(shí)際情況具有很大距離。本文利用自然圖像模型實(shí)現(xiàn)對于圖像載體小波系數(shù)統(tǒng)計(jì)分布的精確描述，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)了對加性擴(kuò)頻水印和改進(jìn)的擴(kuò)頻水印安全性的準(zhǔn)確分析。
　　 加性擴(kuò)頻水印是最為傳統(tǒng)的擴(kuò)頻水印算法。對加性擴(kuò)頻水印的安全性分析中，本文利用高斯尺度混合模型描述自然圖像載體小波系數(shù)

4、的統(tǒng)計(jì)分布，通過Fisher信息來衡量水印通信過程中關(guān)于水印密鑰的信息泄露。分析過程中使用攻擊者對水印密鑰無偏估計(jì)可達(dá)的最小誤差來表示水印的安全程度。本文實(shí)現(xiàn)了對KMA和WOA條件下加性擴(kuò)頻水印安全性的理論分析和實(shí)驗(yàn)仿真，并證明原有的基于高斯模型的分析方法高估了加性擴(kuò)頻水印的安全性能。
　　 改進(jìn)的擴(kuò)頻水印算法的嵌入過程與載體信號的特點(diǎn)相關(guān)，是一種“有信的”水印嵌入方法。傳統(tǒng)的加性擴(kuò)頻水印算法可以看作是改進(jìn)的擴(kuò)頻水印算法的一種特

5、例。在對改進(jìn)的擴(kuò)頻水印算法安全性的分析中，本文利用高斯尺度混合模型描述自然圖像小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布，通過Shannon互信息來表示水印通信過程中關(guān)于水印密鑰的信息泄露并以此作為水印安全程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了在KMA和WOA條件下對改進(jìn)的擴(kuò)頻水印安全性的定量分析和實(shí)驗(yàn)仿真。
　　 由于高斯模型描述的隨機(jī)變量在平均功率相同條件下具有最大的不確定性，使用高斯尺度混合模型可以更加準(zhǔn)確地刻畫自然圖像載體分布的特點(diǎn)，基于此模型的擴(kuò)頻水印安全性