基于图像置乱加密的数字水印技术

论文摘要

数字水印（Digital Watermark）技术属于国际上新兴的研究领域,其主要目的是为了实现数字作品的版权保护,将与作品内容相关或不相关的一些标示信息直接嵌入到作品的内容当中,但不影响原有作品的使用价值。虽然这些隐藏的信息不容易被人的知觉系统感知,但这种技术在版权保护以及盗版行为追踪中可以起到关键作用。本文通过对图像置乱加密技术的研究,设计出了一种基于图像置乱加密技术的数字水印算法。置乱算法中所用的密钥由混沌理论中的相关原理生成。该密码体制具备在有限域上随机分布性强并且对初值敏感的特性。本算法充分考虑了当前比较通用的图像置乱技术在使用中可能面临的一些问题,并结合数字水印应用的一些特点,较为完善的实现了水印信息的加密、解密过程。同时,考虑到水印图像在传输或遭受攻击时可能出现的误码问题,算法中借助了BCH码的纠错编码技术对水印密文序列实施纠错编码,使之具备了一定的容错能力,增强了整个水印作品的抗干扰性能。在水印信息嵌入、提取的过程中,选择了操作相对简便,但效果比较理想的离散余弦变换技术,以冗余嵌入的方式增强了水印效果。最后,借助Matlab数学工具,并结合C++语言编程,实现了所设计的整套算法,通过模拟常见的攻击手段来对最终的测试结果进行评估。仿真试验结果证明,本文算法通过对图像置乱技术的合理运用,使水印系统的安全性得到了保证。使用BCH码对水印密文序列进行纠错编码后,水印作品可以经受一定的攻击。可见,该算法具备了一定的安全性与稳健性,体现了数字水印的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 图像加密技术
• 1.2 数字水印技术
• 1.3 纠错码技术
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本文的结构安排
• 2 图像置乱加密算法
• 2.1 基于混沌理论的密码体制
• 2.1.1 混沌理论
• 2.1.2 基于混沌理论的密码体制
• 2.2 图像置乱算法
• 2.3 镜面置换和魔方变换
• 2.3.1 镜面置换原理
• 2.3.2 魔方变换原理
• 2.4 本章小结
• 3 纠错码的概念与应用
• 3.1 误码控制和纠错编码
• 3.2 纠错码的工作原理
• 3.2.1 纠错码的编码原理
• 3.2.2 纠错码的纠错原理
• 3.3 纠错码的相关理论
• 3.3.1 纠错码的分类
• 3.3.2 纠错码的数学理论模型
• 3.4 线性分组的编码和译码
• 3.5 循环码的编码和译码
• 3.6 BCH码
• 3.6.1 BCH码的定义
• 3.6.2 双重纠错 BCH码的编码
• 3.6.3 双重纠错 BCH码的纠错
• 3.6.4 BCH码的编码过程
• 3.6.5 BCH码的纠错
• 3.7 本章小结
• 4 数字水印技术及应用
• 4.1 数字水印技术概述
• 4.1.1 数字水印的定义
• 4.1.2 数字水印的应用
• 4.1.3 数字水印的特性
• 4.2 数字水印系统的基本框架
• 4.2.1 嵌入器的实现技术
• 4.2.2 检测器的实现技术
• 4.3 时空域数字水印嵌入
• 4.4 变换域数字水印嵌入
• 4.4.1 离散余弦变换域（DCT）嵌入
• 4.4.2 离散小波变换域（DWT）嵌入
• 4.5 本章小结
• 5 基于图像置乱加密的数字水印方案
• 5.1 水印加密流程的设计
• 5.2 BCH纠错码的设计
• 5.3 水印系统的嵌入检出
• 5.3.1 待嵌入水印信号准备
• 5.3.2 嵌入器的设计
• 5.3.3 检测器的设计
• 5.4 水印系统的评测
• 5.5 本章小结
• 6 实验结果
• 6.1 对裁剪攻击的检测结果
• 6.2 对噪声干扰的检测结果
• 6.3 对滤波处理的检测结果
• 6.4 对缩放变化的检测结果
• 6.5 对 JPEG压缩处理的检测结果
• 6.6 与DWT嵌入技术的对比分析
• 6.7 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献