抗同步攻击鲁棒性数字水印技术研究

论文摘要

本文针对抗同步攻击鲁棒性这一数字水印领域的核心问题进行了研究。简述了数字水印的鲁棒、安全与攻击,详细说明同步攻击的概念;概述了音频和图像水印中抗同步攻击水印算法研究现状;介绍了目前被广泛使用的几种音频和图像水印系统的评测标准。提出一种运用混响原理的自同步音频水印算法,通过添加人工混响完成水印的嵌入。该算法对同步性攻击具有很好的鲁棒性,并且在实现音乐作品最佳艺术效果的同时保证了水印的不可感知性。提出一种加权Hausdorff距离的定义,并用其度量原始图像与失真水印图像的相似程度,结合快速子空间搜索方法,实现失真水印图像的校准。该校准方法可用于各种水印算法的重同步。提出利用具有自然鲁棒性的水印模式对抗小幅度的几何失真和非线性失真,用基于Hausdorff距离的方法校准大变形的失真水印图像,再结合预测滤波器完成空域水印的嵌入与提取,实现了一种对同步性攻击具有鲁棒性的图像水印算法。研究了一种抗打印扫描水印方法,该方法能够同时对抗打印扫描过程中的半色调攻击、低通滤波攻击和几何攻击。详细的实验数据分析得出该方法可用于证件防伪的结论。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数字水印的鲁棒、安全与攻击
• 1.3 抗同步攻击鲁棒水印技术研究现状
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 音频水印中的抗同步攻击研究状况
• 1.3.3 图像水印中的抗同步攻击研究状况
• 1.4 本文的研究目的及主要工作内容
• 1.5 本文章节安排
• 第二章 数字水印的系统评测
• 2.1 音频水印的评测
• 2.1.1 鲁棒性评测
• 2.1.2 感知透明性评测
• 2.2 图像水印的评测
• 2.2.1 鲁棒性评测
• 2.2.2 感知透明性评测
• 第三章 基于混响原理的自同步数字音频水印算法
• 3.1 基于混响原理的自同步数字音频水印算法的思想
• 3.2 混响及室内冲击响应
• 3.2.1 混响
• 3.2.2 室内冲击响应
• 3.3 水印的嵌入
• 3.4 水印的提取
• 3.4.1 水印提取原理
• 3.4.2 水印提取的具体步骤
• 3.5 仿真实验结果
• 3.5.1 不可感知性测试
• 3.5.2 鲁棒性测试
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于Hausdorff 距离失真水印图像校准方法
• 4.1 概述
• 4.2 Hausdorff 距离
• 4.2.1 Hausdorff 距离定义
• 4.2.2 加权Hausdorff 距离定义
• 4.3 用于鲁棒水印的特征点提取方法
• 4.3.1 Harris 角点检测器
• 4.3.2 Mexican Hat 小波尺度交互方法
• 4.3.3 尺度不变点（Scale-Invariant Keypoint）方法
• 4.4 校准方法
• 4.4.1 失真模型
• 4.4.2 快速子空间搜索方法
• 4.5 仿真实验结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 空域抗同步攻击图像水印方法
• 5.1 概述
• 5.2 水印嵌入
• 5.2.1 空域加性嵌入公式
• 5.2.2 自然鲁棒性水印模式
• 5.2.3 基于预测残差的掩蔽函数
• 5.3 水印提取
• 5.3.1 预测滤波器用于归一化相关检测预处理
• 5.4 仿真实验结果
• 5.4.1 掩蔽函数掩蔽效果的比较
• 5.4.2 高斯分布的伪随机水印模板与自然鲁棒的水印模板抗几何攻击能力比较
• 5.4.3 归一化相关检测预处理比较实验
• 5.4.4 水印系统抗几何攻击鲁棒性实验
• 5.5 本章小结
• 第六章 针对打印扫描过程中的攻击的解决方案
• 6.1 概述
• 6.2 打印扫描过程中的攻击
• 6.3 有关抗打印扫描攻击算法研究状况
• 6.4 一种针对证件防伪应用的抗打印扫描解决方案
• 6.4.1 水印的自适应嵌入与提取
• 6.4.2 实验结果与分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract