面向印刷等應(yīng)用的數(shù)字水印算法研究.pdf

1、數(shù)字水印技術(shù)作為一種新興的多媒體產(chǎn)權(quán)保護技術(shù)，日益顯示了它廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域以及應(yīng)用潛力，并以此日益受到研究人員的重視。但是，到目前為止，數(shù)字水印技術(shù)仍然是一個尚未成熟的技術(shù)，如何提高水印算法在不同應(yīng)用環(huán)境下的實用性，成為目前亟待解決的問題。 本文從數(shù)字水印的應(yīng)用和算法的角度，分析了數(shù)字水印技術(shù)及數(shù)字水印技術(shù)表現(xiàn)出的非顯見性和魯棒性。首先本文以“囚犯模型”為基礎(chǔ)介紹了數(shù)字水印的概念，并且分析了在數(shù)字水印生存的全過程中所涉及的角色和他

2、們的行為模式；利用信息論工具對于數(shù)字水印進行理論分析。盡管理論分析得出了一系列的有效結(jié)論，但是數(shù)字水印的應(yīng)用仍然需要落實到實際的數(shù)字水印算法，在第三章中，著重就主要算法的特點進行了分析，特別是算法的非顯見性和魯棒性之間的關(guān)系。最后，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，本文提出了數(shù)字水印解決方案。具體來講，本文的創(chuàng)新性的研究工作成果主要有：(1)數(shù)字水印所需要具有的本質(zhì)特性就是數(shù)字水印的非顯見性，但是，由于人眼視覺系統(tǒng)的復(fù)雜性，使非顯見性的度量成為一項非

3、常困難的難題。對此，本文探索了水印的非顯見性與“圖像的象素面積”之間的關(guān)系，并針對這個關(guān)系進行了深入的研究，最終推導(dǎo)出了兩者之間的理論關(guān)系。最后通過對不同測試圖像和不同的水印算法的實驗仿真，論證了這種方法的正確性和可用性。進而我們可以通過這種方法，就單幅圖像計算它的數(shù)字水印的容納能力進行計算。 (2)我們在總結(jié)數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)的基礎(chǔ)上，認為水印技術(shù)的提高在于對圖像的概念的深入理解，并據(jù)此提出了基于圖像ICA特征域分解的數(shù)字水

4、印算法，既將數(shù)字水印信號疊加到特征域分解的系數(shù)上。實驗結(jié)果表明，這種方法對于大部分一般性水印攻擊具有高于頻域方法的魯棒性，特別是對于各種噪聲的污染的魯棒性，遠遠強于頻域方法；而對于有損壓縮等的魯棒性也與頻域方法基本一樣。 (3)針對不同環(huán)境中數(shù)字水印的應(yīng)用，本文也進行了探索。首先，針對商用文檔的可靠性問題，本文提出了一種基于二進制圖像(文件)的水印添加方法。既將原文中的文字分成若干小塊，則每個小塊中都對應(yīng)著一個黑/白的比例，以這

5、個比例為基礎(chǔ)，通過在一定的范圍內(nèi)，改變這個比例達到水印嵌入的最終目的。除此之外，本文針對漢字的特點，還探討了在對原字進行修改的時候所應(yīng)遵循的原則，以及相應(yīng)的修改方法。大量的仿真試驗證明了，這個方法對于折疊、掃描精度變化、打印油墨等常見干擾具有良好的魯棒性。 (4)隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，假冒偽劣產(chǎn)品問題成為困擾我國經(jīng)濟發(fā)展的一個嚴重問題。本文結(jié)合印刷技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)，提出了一種基于信息嵌入的印刷品防偽技術(shù)。具體算法是首先提取調(diào)幅印

6、刷的四個色版(CMYK)之一作為水印嵌入的宿主，從圖像處理的角度來講，宿主圖像是由一系列的網(wǎng)點組成，然后利用紋理合成的技術(shù)形成統(tǒng)計特征一致而形式不同的兩種嵌入模式，分別來表示“1”和“0”，達到水印嵌入的目的。最后的仿真實驗，也證明了這種方法的可用性和應(yīng)用潛力。 (5)數(shù)字水印可以被應(yīng)用于完整性認證，但是很多情況下這樣是不夠的，例如，很多情況下，作為接收方不但需要知道圖像內(nèi)容是否未經(jīng)改動，同時可能需要知道，如果改動了那么都受到了