基于现代密码和量子密码理论的数字水印技术的应用研究

论文摘要

本文简要介绍了数字水印的研究背景和国内外的发展状况,系统地阐述了数字图像水印和数字音频水印的基本原理和典型算法,并对水印的攻击手段和水印的性能评价作了详细的介绍。本文就如何向图像数字产品、音频数字产品中嵌入具有良好的不可见性和鲁棒性的水印展开了研究。把混沌理论和DCT变换结合到一起,实现了一种基于混沌理论的DCT域数字图像零水印算法,该算法首先利用混沌序列对水印图像进行加密,然后根据人类视觉特性HVS的基本原理,选择原始图像的特征系数来构造数字水印。在MATLAB中的仿真实验结果表明该数字图像水印算法有效地调节水印不可见性和鲁棒性之间的矛盾。把小波理论和零水印技术结合到一起,实现了一种基于离散小波变换的音频零水印算法。尽管该算法能保证水印的不可见性,但是该算法产生的水印不能完整的表征音频作品的版权信息,而且还要在相应的IPR数据库中注册该水印信息。为了能更有效的保护产品的版权,本文又提出了一种基于HAS的小波变换域音频算法。该算法中嵌入的水印能唯一的标识数字产品的版权。它利用HAS的掩蔽特性寻找出水印的最佳嵌入位置,通过能量的衰减来嵌入水印信息,在MATLAB中的仿真实验结果表明本算法不仅能保持较好的音质,而且对诸如叠加噪声、有损压缩、低通滤波等抗攻击都具有很好的鲁棒性。本文对基于量子密码理论的数字水印技术进行了研究。由于算法的安全性取决于密钥的安全性,所以密钥在传输过程中的安全性就尤为重要了。本文创造性的提出了利用量子密码协议传输数字水印算法中的密钥。根据海森堡的测不准原理可知,量子密钥在传输的过程中是绝对不会被第三方窃听的,这就有效的保证了嵌在多媒体中的数字水印的安全性。数字水印技术作为密码技术的有效补充手段,将在版权保护领域中发挥越来越重要的作用。本文把量子密码理论和数字水印技术结合到一起,从理论上真正的解决了数字产品版权保护的瓶颈问题,为信息安全领域指明了新的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 数字水印技术的发展史及现今国内外研究状况
• 1.2.1 数字水印技术的发展史
• 1.2.2 数字水印技术的国内外研究状况
• 1.3 本论文研究的内容
• 2 数字水印技术
• 2.1 数字水印的基本概念
• 2.2 数字水印的基本原理
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印的攻击手段
• 2.4.1 对图像水印的攻击方法
• 2.4.2 对音频水印的攻击方法
• 2.5 数字水印的性能评价
• 2.5.1 对数字图像水印的评价方法
• 2.5.2 对音频水印的评价方法
• 2.6 本章小结
• 3 基于混沌理论的DCT域数字图像水印算法
• 3.1 图像数字水印的基本理论
• 3.1.1 图像数字水印的概述
• 3.1.2 空间域数字水印算法
• 3.1.3 变换域数字水印算法
• 3.2 人眼视觉特性
• 3.3 基于混沌理论的数字图像零水印算法
• 3.3.1 零水印技术
• 3.3.2 嵌入式的Logistic—Chebyshev映射置乱方法
• 3.3.3 零水印的构造
• 3.3.4 零水印的提取与检测
• 3.3.5 实验结果及其分析
• 3.4 本章结论
• 4 基于小波分析理论的数字音频水印算法
• 4.1 数字音频水印的基本理论
• 4.1.1 数字音频水印的概述
• 4.1.2 对数字音频水印的要求
• 4.2 小波分析的基本理论
• 4.2.1 小波分析理论的由来
• 4.2.2 一维小波变换
• 4.3 基于离散小波变换的音频零水印算法
• 4.3.1 音频零水印的构造
• 4.3.2 音频零水印的提取与检测算法
• 4.3.3 实验结果及其分析
• 4.4 基于HAS的小波变换域音频水印算法
• 4.4.1 心理声学模型概述
• 4.4.2 对基于HAS的小波变换域音频水印算法的描述
• 4.4.3 音频水印的预处理
• 4.4.4 音频水印的嵌入
• 4.4.5 音频水印的提取
• 4.4.6 实验结果及其分析
• 4.5 本章小结
• 5 对基于量子密码理论的数字水印技术的研究
• 5.1 量子密码术
• 5.1.1 量子密码术的概念
• 5.1.2 量子密码术的基本原理
• 5.2 量子密码理论在数字水印技术中的应用
• 5.2.1 利用量子密码协议传输密钥的实现原理
• 5.2.2 量子密钥的分发协议在通信中遵循的原则
• 5.2.3 量子密码通信的发展方向
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢