BMP图像中嵌入多重数字水印算法研究

论文摘要

数字水印技术的研究已引起广泛关注,而多重水印问题却很少有人提及,多重水印技术是用来解决多著作权问题以及数字产品在发布,销售,使用等不同阶段的版权认证问题。多重水印信号在生成,嵌入算法上均比单个水印信号算法有更多的要求,如水印信号必须满足生成简单,数量众多且多个水印信号之间应满足互不相关,多个水印信号在嵌入和检测时应互不干扰等,水印信号的透明性和鲁帮性的问题都更为复杂。其中最为重要的问题是,如何保证嵌入到同一载体的多个水印信号之间互不影响。考虑到数字产品的迅速发展和版权保护的需求日益增加,有必要研究多重水印的嵌入算法以及先后嵌入的水印相互之间的影响等多方面的问题。BMP图片是当前一种常用的图像编码方式,本文选取BMP图片作为水印载体进行多重水印嵌入研究,具有典型的代表意义。论文利用正交序列将多个水印信号融合成一个水印信号嵌入到载体图像中,由于正交序列是一种自相关很大而互相关性为零的序列,因此这种多重水印信号的生成有一定保密性和容错性;然后利用交织器对多重水印信号进行编码和交织,增强水印序列的鲁棒性;随后论文对水印载体所能嵌入的水印容量以及容错性进行了讨论,若利用交织矩阵的长宽作为密钥,攻击者在不知道加密密钥的情况下对多重水印进行分解就会遇到大数分解的难度,因此经过交织器的水印信号几乎不可能破译;最后将各水印信号叠加在图像小波分解低频系数上,从而做到各水印信号在嵌入和提取时互不干扰,也可以防止水印信号被恶意移走,这样就增强了水印信号的安全性;为进一步提高性能,论文提出了一种分组量化逐次逼近的水印嵌入方法来增强水印信号的鲁棒性,以有效地实现水印信号的透明性和鲁棒性的均衡,由于不需要判决的先决条件,因此可以实现多重水印信号的盲检测提取。本文依托上海市科委重点攻关项目,提出了基于正交序列融合多个水印信息成为多重水印的算法。在此基础上,将本算法应用在移动通信的票证安全系统,其主要应用在两种特殊图片:龙贝码图片和PDF417条形码图片,都取得了良好的实验效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本文的研究目的及意义
• 1.3 数字水印研究现状和应用前景
• 1.3.1 单值脆弱水印的发展和现状
• 1.3.2 单值鲁棒水印的发展和现状
• 1.3.3 多重数字水印的研究现状
• 1.3.4 数字水印技术的应用前景
• 1.4 课题研究内容和组织安排
• 第二章 数字水印技术综述
• 2.1 数字水印系统的基本模型
• 2.2 水印的评价标准
• 2.2.1 不可察觉性评测
• 2.2.2 鲁棒性的评测
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印的典型算法
• 2.4.1 空间域算法
• 2.4.2 变换域算法
• 2.4.3 NEC 算法
• 2.4.4 生理模型算法
• 2.4.5 各类水印方法的比较
• 2.5 数字水印的攻击
• 2.6 本章小结
• 第三章 小波变换
• 3.1 小波分析
• 3.1.1 小波函数
• 3.1.2 连续小波变换
• 3.1.3 离散小波变换
• 3.2 图像的二维小波分析
• 3.3 小波变换在数字水印技术中的应用
• 3.4 本章小结
• 第四章 一种基于正交序列的多重数字水印
• 4.1 扩频多重水印理论基础
• 4.1.1 正交伪随机序列
• 4.1.2 扩频技术在数字水印中的应用
• 4.1.3 卷积编码和维特比译码
• 4.2 基于正交序列的多重数字水印系统模型
• 4.2.1 小波基和嵌入域的选择
• 4.2.2 水印嵌入域的选择
• 4.2.3 正交序列生成
• 4.2.4 水印容量讨论
• 4.3 基于正交序列的多重数字水印技术
• 4.3.1 水印嵌入算法
• 4.3.2 水印提取算法
• 4.4 实验结果分析
• 4.4.1 直接提取水印
• 4.4.2 对嵌入多重水印图像的攻击实验
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于图形空间结构的电子票证多重数字水印
• 5.1 安全票证系统
• 5.1.1 电子票证系统中的隐患和对策
• 5.1.2 电子票证图像表现形式
• 5.2 基于图形空间结构的电子票证多重水印系统
• 5.3 基于矩阵空间结构电子票证多重数字水印
• 5.3.1 矩阵式电子票证水印嵌入区域分析
• 5.3.2 水印信息的生成及预处理
• 5.3.3 水印信息的嵌入和提取
• 5.3.4 实验结果
• 5.4 基于堆叠结构电子票证多重数字水印
• 5.4.1 堆叠式电子票证图形结构分析
• 5.4.2 堆叠式电子票证水印嵌入区域分析
• 5.4.3 水印信息的嵌入和提取
• 5.4.4 本文水印嵌入方案的优越性分析
• 5.4.5 实验结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢