基于混沌和壓縮感知的魯棒性數(shù)字水印研究.pdf

1、隨著云技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化產(chǎn)品在人類生活中的廣泛應(yīng)用，有效保護(hù)數(shù)字多媒體數(shù)據(jù)版權(quán)成為當(dāng)今時(shí)代的需要。數(shù)字水印技術(shù)作為有效的手段之一，自上世紀(jì)90年代出現(xiàn)以來，得到廣大研究人員的高度重視。數(shù)字水印技術(shù)是將特定信息嵌入到宿主數(shù)據(jù)中，從而保護(hù)宿主數(shù)據(jù)的安全，其內(nèi)容涉及到版權(quán)保護(hù)、內(nèi)容認(rèn)證、指紋認(rèn)證、廣播監(jiān)控、注解標(biāo)記等方面，但是數(shù)字水印技術(shù)仍未成熟，在實(shí)際應(yīng)用中還存在諸多問題，如實(shí)現(xiàn)數(shù)字水印走向商業(yè)化的魯棒性水印研究問題。因此，本文以靜態(tài)圖像作

2、為研究對象，主要在魯棒性水印的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了研究，通過結(jié)合圖像的特征、視覺模型實(shí)現(xiàn)了數(shù)字水印在空域和變換域的嵌入和檢測，為數(shù)字水印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了有效的解決方案，并對所提出算法進(jìn)行詳細(xì)的性能分析和計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證。論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下:
　　 (1)提出了一種基于小波變換和混沌的函數(shù)水印算法。針對圖像水印的嵌入量對圖像透明性的影響，數(shù)字水印由用戶自定義的函數(shù)產(chǎn)生，擴(kuò)展了水印的生成空間。對灰度圖像進(jìn)行小波變換，在小波變換的中

3、低頻域選擇水印嵌入點(diǎn)嵌入水印，通過Logistic混沌對嵌入點(diǎn)坐標(biāo)加密，用戶在得到密鑰和加密序列后可提取水印，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法對于原始圖像的改變小，水印具有不可見性。算法對常見的水印攻擊具有較好的魯棒性，但在噪聲攻擊中的高斯噪聲和泊松噪聲提取水印效果不是很理想。為了提高混沌系統(tǒng)的安全性，設(shè)計(jì)了五維超混沌系統(tǒng)，并數(shù)值證明了系統(tǒng)的可行性。
　　 (2)提出了基于Contourlet變換和ECC（Elliptical Curve Cr

4、yptography）的數(shù)字水印算法。在引入中央可信IPP（Intellectual Property Protection，IPP）機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了基于ECC的公鑰數(shù)字水印的算法，利用ECC體制的加密解密的優(yōu)點(diǎn)，在Contourlet小波域中選擇避開圖像邊緣的高頻部分，實(shí)現(xiàn)水印的嵌入，算法對常見的水印攻擊具有較好的魯棒性，為水印加密體制的標(biāo)準(zhǔn)化提供了有意義的探索。
　　 (3)提出了基于壓縮感知和混沌的函數(shù)數(shù)字水印算法。在

5、數(shù)字水印的框架中，提高水印的嵌入量是目前解決的主要問題之一，分析了函數(shù)水印的稀疏性，利用壓縮感知理論可嵌入更多的數(shù)據(jù)，提高水印容量。為了提高壓縮感知重構(gòu)信號的精度，提出了基于SVD(Single Value Decomposition)的觀測矩陣設(shè)計(jì)算法，證明了算法的有效性，實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果驗(yàn)證可以提高一維信號的重構(gòu)精度3-5％，提高二維信號的PSNR值1-2dB;在圖像歸一化的基礎(chǔ)上，提出了基于壓縮感知和混沌的函數(shù)數(shù)字水印算法，實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)

6、果表明算法對于幾何攻擊和常規(guī)攻擊具有良好的魯棒性，可以提高水印嵌入量大約7倍。
　　 (4)提出了基于數(shù)字水印的學(xué)生程序競賽集訓(xùn)管理系統(tǒng)和基于數(shù)字水印的水稻信息管理系統(tǒng)，為數(shù)字水印的實(shí)際應(yīng)用提供了有意義的探索。兩個(gè)系統(tǒng)是數(shù)字水印在彩色圖像中的應(yīng)用，雖然彩色圖像的數(shù)字水印算法總體上是類似于灰度圖像的數(shù)字水印算法，但是與灰度圖像水印算法又有不同之處，主要在于彩色圖像的水印嵌入要考慮到人類對彩色的視覺模型，考慮到不同的實(shí)際應(yīng)用，需要進(jìn)