基于独立分量分析和扩频技术的数字水印算法研究

论文摘要

随着计算机技术和网络技术的迅速发展，数字多媒体信息在变得更容易获得的同时，也更容易遭受非法复制、伪造、篡改、侵权等攻击，而传统的基于密码学的安全措施对这些攻击显得力不从心，出于对数字产品本身以及其原有者利益的保护，人们提出了数字水印技术。数字水印技术是在不影响数字产品使用质量的前提下，在数字产品中嵌入不可见的秘密信息来达到对数字产品的保护，它一般具备不可见性、鲁棒性及安全性三个基本特征。本文介绍了数字水印技术的研究背景及现状，论述了数字水印的基本概念特征、通用模型、典型算法、攻击方法及性能分析方法，阐述了独立分量分析、扩频技术、人类视觉系统及它们在数字水印技术中的应用。在分析变换域数字水印算法的基础上，提出了一种基于独立分量分析与扩频技术的数字水印算法。本文的主要工作如下：(1)提出了采用有意义的二值图像作为水印信息，并且在嵌入之前对水印信息进行扩频的预处理，从而加强了水印信息的鲁棒性；(2)结合人类视觉模型，根据小波变换的特点，采用多分辨率分析思想，将原始图像进行小波分解后，在其低频域中嵌入，从而较好的满足了水印算法的不可见性和稳健性要求。(3)嵌入算法采用了独立分量分析的方法，利用随机矩阵将水印信号与小波系数混叠，增强了安全性。利用独立分量分析中的FASTICA算法在小波域中提取水印。通过大量的实验，证明本文算法在保证水印不可见性的同时，对常见的图像处理如缩放、旋转、压缩、剪切、噪声、滤波，平移等，均有较好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的来源、目的及意义
• 1.2.1 课题的来源
• 1.2.2 课题的目的及意义
• 1.3 信息隐藏与数字水印技术
• 1.3.1 信息隐藏技术
• 1.3.2 数字水印技术
• 1.4 数字水印技术的国内外研究现状
• 1.4.1 数字水印的研究现状
• 1.4.2 数字水印技术存在的主要问题
• 1.5 本论文的主要研究工作及组织结构
• 第2章 数字水印技术概述
• 2.1 数字水印技术模型及特征
• 2.1.1 数字水印研究背景
• 2.1.2 数字水印技术的概念
• 2.1.3 数字水印系统的基本框架
• 2.1.4 水印的嵌入和提取
• 2.1.5 数字水印的特征
• 2.2 数字水印分类
• 2.3 数字水印技术的算法
• 2.3.1 水印算法的设计原则
• 2.3.2 常见的数字水印算法
• 2.4 数字水印技术的攻击
• 2.4.1 StirMark攻击
• 2.4.2 解释攻击
• 2.4.3 拷贝攻击
• 2.4.4 信号去除攻击
• 2.4.5 表示攻击
• 2.4.6 合法性攻击
• 2.5 数字水印的性能
• 2.5.1 数字水印性能分析
• 2.5.2 数字水印性能评估
• 2.6 数字水印协议
• 2.7 本章小结
• 第3章 独立分量分析与扩频技术研究
• 3.1 独立分量分析
• 3.1.1 独立分量分析的基本理论
• 3.1.1.1 独立分量分析的无噪模型
• 3.1.2 独立分量分析的约束条件
• 3.1.3 非高斯测度
• 3.1.4 独立分量分析的求解分析
• 3.1.5 实验结果
• 3.2 扩频技术
• 3.2.1 扩频通信系统概述
• 3.2.2 扩频通信的理论基础
• 3.2.3 扩频序列
• 3.2.4 扩频技术在数字水印中的应用
• 第四章 基于独立分量分析与扩频技术的数字水印算法
• 4.1 人类视觉模型
• 4.1.1 人类视觉模型的特点
• 4.1.2 人类视觉模型的在数字水印中的应用
• 4.2 算法的实施分析
• 4.2.1 水印的生成和预处理
• 4.2.2 水印嵌入域的选择
• 4.2.3 水印嵌入频带的选择
• 4.2.4 小波基的选择
• 4.3 基于独立分量分析与扩频技术的水印算法
• 4.3.1 水印的嵌入算法
• 4.3.2 水印的提取算法
• 4.4 实验结果分析
• 4.4.1 嵌入系数的选择
• 4.4.2 鲁棒性测试
• 4.4.3 小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 今后的研究工作
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和参与的项目
• 致谢