二维矢量图形表示典型媒体的内容安全算法

论文题目: 二维矢量图形表示典型媒体的内容安全算法

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机应用技术

作者: 钟尚平

导师: 高庆狮

关键词: 媒体安全算法,二维矢量地图,文档,隐写术,混沌加密算法,无损压缩算法,归一化相关水印检测,矢量地图水印,图谱域水印

文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 随着网络通信技术的飞速发展,为信息的网上传播开辟了道路,大量的信息可以方便地在网上发布和传输,但同时这也带来了网络信息的安全隐患问题。网络环境下,既有病毒和黑客,又有电子窃听和电子欺骗。现在,网络信息安全技术不但关系到个人通信的隐私问题,关系到一个企业的商业机密和生存问题,甚至关系到一个国家的安全问题。多媒体信息的内容安全技术是网络信息安全的一个重要方面。目前在多媒体的加密和信息隐藏技术研究中,对图像,视频及音频数据对象给予了较多的关注。矢量图形表示媒体数据作为多媒体信息的一种重要表现形式,其信息安全技术近年来逐渐得到了关注。但针对二维矢量图形表示媒体的内容安全技术的研究工作还较少。针对二维矢量图形表示媒体的内容安全技术的研究,以及在实际应用项目需求的驱动下,本文研究了两种典型的二维矢量图形表示媒体:PDF文档和二维矢量地图的加密算法、无损压缩算法和信息隐藏算法等。我们提出了“以一类PDF文本作为掩体的信息隐写算法”、“二维矢量地图的混沌加密算法”、“一类矢量地图的无损压缩算法”,并对“矢量地图水印归一化相关检测方法的可行性”作了分析,提出了改进算法,另外还提出了“基于Laplacian图谱域的几何变换鲁棒并实用的矢量地图水印嵌入算法”。其主要工作如下:1.以一类PDF文本作为掩体的信息隐写算法。该算法充分考虑到PDF文档的矢量图形表示特性,利用两端对齐的英文WORD文档转化生成的PDF文档正文文本(文本中的每一个字符各自精确定位)中存在的隐密信道,在用于定位(矢量图元)字符的整数中隐写较大量的信息(比较以1-Bit为隐写单位的隐写系统),嵌入的信息量是可估计的。隐写系统支持盲提取和完整性验证服务,做到简单实用,另外,系统运用了以一定的冗余换取安全性等策略使隐写系统具有较高的安全性,隐写算法本身遵守Kerckhoffs原理:通信的安全性不依赖于对所使用方法本身的保密性,而仅依赖于隐写密钥。借助本算法思想,也可构造成PDF文档的数字水印算法。2.二维矢量地图的混沌加密算法。该算法首先采用单向Hash函数(MD5)把用户选取的不论形式的密钥散列映射为128位值,再映射成一个(0,1)区间的带16位有效数字的双精度实数,这正好作为混沌映射(Logistic映射)的迭代初值。为增加保密性,我们取上述双精度实数小数点后的前三位(首位非零)组成整数,混沌序列经过上述整数次迭代后才开始取用。将迭代生成的混沌序列值映射成长整数,再经模256运算成ASCII码后与矢量地图数据逐字节异或,对文件进行加密(解密算法与加密算法相同)。考虑到实际计算中混沌序列的有限精度效应,我们使Logistic参数随步长改变,从而使混沌序列在加密过程中不致退化为周期序列。采用实际的矢量地图数据,经

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 网络环境下多媒体信息的内容安全

1.1.1 多媒体信息的威胁和攻击

1.1.2 多媒体信息安全的要素

1.1.3 密码学和多媒体加密技术

1.1.4 信息隐藏

1.1.5 数字水印

1.1.6 数据压缩和字典压缩

1.2 二维矢量图形表示媒体的特点与内容安全

1.3 以PDF 文档作为掩体的信息隐写算法

1.4 二维矢量地图的内容安全

1.4.1 二维矢量地图的混沌加密算法

1.4.2 二维矢量地图的无损压缩算法

1.4.3 二维矢量地图的数字水印算法

1.5 本文的贡献

1.6 论文的组织

第二章 以一类PDF 文档作为掩体的信息隐写算法

2.1 引言

2.2 生成PDF 掩体文件

2.3 一类PDF 文本中存在的隐密信道

2.4 安全的隐写系统

2.4.1 嵌入算法

2.4.2 提取算法

2.4.3 在PDF 掩体文件中隐藏任何类型的数据

2.4.4 嵌入容量估计

2.4.5 安全性分析

2.5 仿真结果

2.5.1 透明性

2.5.2 隐写容量估计

2.5.3 性能比较分析

2.6 小结与未来工作

第三章 网络环境下地图的混沌加密实用算法

3.1 引言

3.2 矢量地图加密与混沌序列密码

3.2.1 矢量地图数据特点与加密

3.2.2 序列密码

3.2.3 混沌序列密码

3.3 矢量地图的混沌加密算法

3.3.1 Logistic 混沌映射与有限精度效应

3.3.2 单向Hash 函数(MD5)与不同形式的密钥

3.3.3 加/解密算法实现

3.4 实验结果比较与算法安全性分析

3.4.1 待比较算法:DES 及A5 简介

3.4.2 实验结果比较分析

3.4.3 算法的安全性分析

3.5 小结

第四章 一类矢量地图的无损压缩算法

4.1 引言

4.2 平面矢量地图的无损压缩基本思想与分析

4.2.1 线,多边形类图层文件无损几何压缩算法与分析

4.2.2 点类图层文件无损几何压缩算法与分析

4.2.3 BWT 文本压缩预处理的必要性和方法介绍

4.2.4 “无附加码书”字典压缩编码与矢量地图文本文件BWT 压缩预处理

4.3 平面矢量地图的压缩算法描述及其合法性说明

4.3.1 线,多边形类图层文件压缩算法描述及其合法性说明

4.3.2 点类图层文件压缩算法描述及其合法性说明

4.4 实验结果与比较分析

4.4.1 本文算法与其它文本压缩算法对地图的压缩性能对比

4.4.2 本文算法对图层的文本文件与 BZIP2 算法对图层的数据库文件的压缩性能对比

4.4.3 本文算法与其它矢量地图压缩算法(软件)性能对比

4.5 小结

第五章 矢量地图水印归一化相关检测的可行性分析与改进

5.1 引言

5.2 基于DFT 的矢量地图水印相关检测的可行性分析

5.3 可行并鲁棒的矢量地图水印算法

5.3.1 曲线简化方法介绍与曲线简化对水印的影响分析

5.3.2 水印的嵌入与检测

5.3.3 水印算法的鲁棒性分析

5.4 实验结果

5.4.1 检测阈值的确定

5.4.2 简化对水印检测的影响

5.4.3 几何失真变换下的水印检测

5.5 小结

第六章 基于图谱域的几何变换鲁棒并实用的矢量地图水印嵌入算法

6.1 引言

6.2 已有矢量地图图谱域水印算法的几何变换鲁棒性和计算性能分析

6.2.1 图谱分析

6.2.2 几何变换鲁棒性分析

6.2.2.1 平移变换鲁棒性分析

6.2.2.2 缩放变换鲁棒性分析

6.2.2.3 旋转变换鲁棒性分析

6.2.3 计算性能分析

6.3 新的矢量地图图谱域水印嵌入算法

6.3.1 提取特征点

6.3.2 星树的构造

6.3.3 简化的图谱分析

6.3.4 水印嵌入算法

6.3.4.1 嵌入算法

6.3.4.2 提取算法

6.3.4.3 鲁棒性分析

6.4 仿真实验

6.4.1 第一个图谱系数嵌入水印的仿真结果

6.4.2 几何变换鲁棒性的仿真结果

6.4.3 图形简化鲁棒性的仿真结果

6.5 小结与未来工作

第七章 结束语

7.1 本文工作总结

7.1.1 本文的研究内容、主要贡献和设计思路

7.1.2 本文算法可能的应用模型

7.1.3 构造二维矢量图形表示类型媒体内容安全算法的基本思想

7.2 下一步研究方向

参考文献

致谢

作者简历

发布时间: 2006-12-27

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