魯棒性數(shù)字水印研究.pdf

1、數(shù)字通信、網(wǎng)絡以及計算機技術的不斷發(fā)展和日趨成熟,促進了多媒體技術的迅速普及和應用,但隨之也帶來了一系列的問題,例如,多媒體的版權保護問題已經(jīng)成為目前討論的熱點之一.為了解決版權保護和數(shù)據(jù)認證的問題,數(shù)字水印技術在上世紀90年代初期被提出并相繼得到了廣泛和深入的研究.本文主要針對數(shù)字水印技術及其在多媒體版權保護和認證中的應用進行研究和探討.首先本文概述了數(shù)字水印技術的起源,接著介紹了數(shù)字水印技術的分類、應用及研究現(xiàn)狀,并以數(shù)字圖像水印為

2、基礎,系統(tǒng)地闡述了數(shù)字水印的基本原理和算法模型.隨后本文研究了幾種有價值的數(shù)字水印方案,詳細介紹了水印的產(chǎn)生、嵌入和檢測過程以及相應的魯棒性和安全性.本文以信號處理和模式識別理論技術為背景,研究魯棒性數(shù)字水印理論和技術,主要工作包括以下幾個方面: 1.本文首先研究了基于混沌擴頻技術的魯棒性數(shù)字水印,并結合離散小波變換(DWT)和奇異值分解(SVD)理論提出了兩種新穎的數(shù)字水印技術方案.在該研究中,利用了混沌擴頻的高效和可靠性,將

3、信號的頻譜進行擴展,得到一個類似白噪聲的信號,同時,混沌還擁有一個非常重要的性質(zhì),即對混沌初始狀態(tài)的微小改變,在經(jīng)過足夠的混沌迭代之后,混沌狀態(tài)將完全向不同的方向發(fā)展,因此混沌也具有非常優(yōu)異的安全性.在此基礎上,利用混沌擴頻結合DWT的多分辨率分解特性和SVD的信號降維分解過程來嵌入水印,實驗證明,該研究實現(xiàn)的數(shù)字水印方案具有良好的魯棒性和現(xiàn)實應用價值. 2.本文接著研究了基于子采樣(Subsampling)技術的魯棒性數(shù)字水印

4、.在該研究中,首先探討了目前的基于子采樣的數(shù)字水印技術的不足,并且提出了一種簡單有效的利用隨機置亂來攻擊子采樣水印的方案.隨后,根據(jù)目前的不足,本文提出了一種在子采樣域嵌入二值數(shù)字水印信號的算法,同時該算法也結合了上一部分提出的混沌映射算法.因此,該方案具有簡單有效的特點,而且比目前的子采樣水印方案具有更強的魯棒性.接著,結合子采樣技術的獨特特點,本文研究了一種新穎的利用差分相關檢測器的數(shù)字水印技術,該方案利用子圖像之間的高度相似性來檢

5、測水印信息,實驗證明該方案具有很強的魯棒性.然后,本文又將子采樣技術與神經(jīng)網(wǎng)絡算法相結合,提出了兩種數(shù)字水印方案,分別將神經(jīng)網(wǎng)絡分別作為水印嵌入器和檢測器.由于神經(jīng)網(wǎng)絡具有非常優(yōu)秀的非線性映射和自適應能力,水印信號的魯棒性也得到了大大的提高.理論分析和實驗驗證也說明了這些方案具有較強的魯棒性和一定的實用性.接著,本文利用子采樣技術將數(shù)字視頻水印理論技術引入到數(shù)字圖像水印技術中來,研究了一種基于子采樣構造圖像序列的數(shù)字圖像水目J方案.南于

6、子采樣技術將圖像分解為一個子圖像序列,因此該序列可以考慮作為一個視頻幀序列,這樣,關于視頻數(shù)字水印的技術和算法就可以應用在序列之上.在此基礎上,本部分研究了一種結合子采樣和DWT技術的抗共模攻擊的數(shù)字水印方案.最后的結果表明該方案具有相當優(yōu)秀的魯棒性. 3.本文最后研究了基于圖像特征檢測技術的魯棒性數(shù)字水印.在該研究中,首先研究了針對幾何魯棒性水印設計的用于特征檢測的濾波器規(guī)范,并且提出了4種可應用于魯棒數(shù)字水印的特征檢測濾波器

7、族.在該規(guī)范下,檢測到的特征點能夠建立起針對普通幾何攻擊(旋轉、縮放、平移、剪切等)的魯棒性,而在此基礎上建立的基于特征點的數(shù)字水印,才能夠滿足相應的魯棒性需求.然后,本文研究了一種特征檢測和圖像歸一化相結合的數(shù)字水印方案.由于圖像歸一化操作對圖像的線性幾何失真具有很好的魯棒性,因此該方案能夠建立起針對幾何攻擊和信號攻擊的強魯棒性.接著,本文又研究了一種基于特征點檢測以及水印和模板相結合的數(shù)字水印方案,該方案將水印信息和圖像模板信息相結