纠错码及其在数字水印技术中的应用研究

论文摘要

数字水印技术（Digital Watermarking Technology）是新兴的信息隐藏技术。在互联网等信息产业高速发展的带动下,其应用已日益广阔,并已引起学术界、工业界和军方的广泛关注。近年来,随着纠错编码技术的发展,结合纠错编码的数字水印系统已成为提高数字水印鲁棒性的关键技术。本文针对图像数字水印应用的特点,提高图像数字水印系统的鲁棒性,研究了新型的纠错编码,并将其应用于图像数字水印系统中。本文主要完成如下工作:1.研究了各类纠错编码的理论,着重研究了准循环LDPC码,基于二部图,介绍了LDPC码的的概念与构造方法后,详细地介绍了准循环LDPC码的构造及其编码算法,得出了准循环LDPC码的编码复杂度较低,在中短码具有具有优越的译码性能。2.研究了LDPC码的迭代译码原理,从和-积算法的数学基础出发,推导了和-积算法全过程,并研究了其λ-min简化算法,最后结合串行和积译码算法提出了译码改进算法,研究表明,简化前后的译码性能相差不大,但由于处理的边数量大大减少,提高了数据的传输速度从而译码速度也得到了提高:改进译码算法由于结合了串行和积译码算法的特点:在本次迭代计算更新节点时,前面已经更新过的外信息可被用于本次的计算,因此减少了译码的迭代次数,进一步的提高了译码的速度。3.研究了数字水印技术原理,着重介绍了数字水印算法中的空域算法和频域算法等的几种典型算法,为后续建立纠错编码的数字水印系统方案提供参考。4.介绍了小波变换基本理论,研究了基于QC-LDPC码的数字水印系统的模型,并对模型在MATLAB环境下进行仿真,仿真结果表明水印图像在经JPEG压缩后或经加性高斯信道传输后,水印图像具有很强的鲁棒性和不可见性。结合纠错编码的数字水印系统已成为信息安全领域研究的热点,随着技术的成熟,越来越多这样的数字水印系统将在实际中得到应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出与现实意义
• 1.2 当前国内外研究动态
• 1.3 本论文的内容安排
• 第二章 纠错码原理与方法
• 2.1 数字通信系统概述
• 2.2 纠错码分类
• 2.2.1 线性码
• 2.2.2 循环码
• 2.2.3 卷积码
• 2.2.4 量子纠错码
• 2.3 Turbo码
• 2.4 LDPC码
• 2.5 本章小结
• 第三章 QC-LDPC码的编译算法
• 3.1 稀疏校验矩阵与二部图
• 3.2 LDPC码的编码原理
• 3.3 QC-LDPC码的编码算法
• 3.3.1 QC-LDPC对偶码
• 3.3.2 由重为2的循环多项式生成的QC-LDPC码
• 3.4 QC-LDPC码的译码算法
• 3.4.1 概率域上和-积算法
• 3.4.2 对数域上和-积算法
• 3.4.3 最小和算法与λ-min简化算法
• 3.4.4 λ-min简化改进算法
• 3.5 实验仿真分析
• 3.5.1 同一生成器不同码长
• 3.5.2 λ-min简化算法及其改进算法
• 3.5.3 QC-LDPC码在图像传输中的应用
• 3.6 QC-LDPC码的编译码复杂度分析及其硬件实现
• 3.6.1 QC-LDPC码的编码复杂度及其硬件实现
• 3.6.2 QC-LDPC码的译码复杂度及其硬件实现
• 3.7 本章小结
• 第四章 数字水印技术
• 4.1 数字水印原理
• 4.1.1 水印模型
• 4.1.2 水印的性能
• 4.1.3 水印的分类
• 4.1.4 数字水印的应用
• 4.1.5 数字水印的研究方向
• 4.2 数字水印攻击
• 4.3 数字水印算法
• 4.3.1 空域水印算法
• 4.3.2 频域水印算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 纠错码在数字水印中的应用
• 5.1 小波变换原理
• 5.1.1 连续小波变换
• 5.1.2 离散小波变换
• 5.2 小波域数字水印算法的透明性
• 5.3 QC-LDPC码在数字水印技术的应用
• 5.3.1 水印图像的嵌入与提取
• 5.3.2 基于QC-LDPC码的数字水印系统的模型
• 5.3.3 实验仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 总结与期望
• 附录A 部分程序流程图
• 附录B 部分主程序代码致谢
• 附录C 常用缩略语总结与期望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢