基于變換域抗幾何攻擊數(shù)字水印算法研究.pdf

1、近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種形式的多媒體作品包括圖像、視頻、音頻得以從網(wǎng)絡(luò)途徑向外發(fā)布或下載，這給人們的工作和生活帶來了極大的方便，但同時(shí)也帶來了負(fù)面影響，就是對(duì)原始作品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的侵犯變得容易。有些人不經(jīng)過作者的同意，就對(duì)原作品進(jìn)行拷貝、復(fù)制、修改。因此當(dāng)前如何在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施有效的版權(quán)保護(hù)和解決信息安全的問題，成為一個(gè)日益重要的課題。在這種情況下人們提出了數(shù)字水印的概念，它是進(jìn)行數(shù)字媒體版權(quán)保護(hù)的有效手段之一。它將水印

2、嵌入到數(shù)字媒體中，然后通過對(duì)它的檢測(cè)來確定媒體的版權(quán)所有，并且可以跟蹤數(shù)字媒體的使用情況。數(shù)字水印作為一門新興學(xué)科，自 1993 年以來，發(fā)展有 10 多年了，人們研究出多種水印算法，但數(shù)字水印仍然是一個(gè)未成熟的領(lǐng)域，還有許多難題沒有解決，離實(shí)際應(yīng)用階段還有一段距離。特別是在抗幾何攻擊、局部非線性幾何攻擊和文本水印、多水印等方面還有許多瓶頸問題沒有解決。 本文以靜止圖像作為研究對(duì)象，根據(jù)圖像處理理論和水印技術(shù)的特性出發(fā)，通過統(tǒng)計(jì)

3、、分析大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在變換域找到抗幾何攻擊的圖像特征向量，再利用圖像的特征向量進(jìn)行水印的嵌入和提取；這些基于圖像特征的算法具有抗幾何攻擊能力，它們將圖像的特征向量、密碼學(xué)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。本文提出的水印算法在抗擊幾何攻擊、非線性局部幾何攻擊；二值文本水印、多水印的嵌入等方面，都有一定的突破，并據(jù)此成功申請(qǐng)了四項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利(都已公布)。這些算法基于變換域。本文使用了全局離散余弦變換(DCT)、離散傅里葉變換(DFT)、離散小波變換(DW

4、T)以及它們的結(jié)合體——小波余弦變換(DWF-DCT)。文章最后提出了一個(gè)新的水印系統(tǒng)模型和一套衡量實(shí)用水印系統(tǒng)的性能指標(biāo)。創(chuàng)造性的工作如下： ①提出了一種基于全局DCT抗幾何攻擊和常規(guī)攻擊的數(shù)字水印算法該算法基于全局DCT變換，在變換域求出一個(gè)圖像的視覺特征向量，利用該特征向量來進(jìn)行水印的嵌入與提取。該算法將圖像的視覺特征向量、第三方概念和加密技術(shù)、零水印技術(shù)有機(jī)相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)證明該算法具有理想的抗幾何和常規(guī)攻擊能力。與常規(guī)的水

5、印嵌入和提取算法相比，該算法嵌入和提取水印的速度快，并且水印的提取不需原始圖像，故有較高的實(shí)用價(jià)值。 ②提出了一種基于DWT-DCT抗幾何攻擊的數(shù)字水印算法該算法是利用DWT-DCT變換，先對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行DWT變換，然后再對(duì)逼近子圖進(jìn)行全局DCT變換，從DCT低頻系數(shù)中求出特征向量，該算法將主流變換DCT和下一代壓縮標(biāo)準(zhǔn)所使用的小波變換 DWT 有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)驗(yàn)證明該算法有較強(qiáng)的抗幾何攻擊能力。 ③提出了一種基于 DF

6、T 抗局部非線性幾何攻擊(RBA)的水印算法該水印算法基于 DFT 變換的相位特性。通過提取圖像的相位特征，來進(jìn)行水印的嵌入與提取。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在抗局部非線性幾何攻擊方面，該算法的魯棒性要優(yōu)于 Adobe 公司的photoshop6.0中使用的商業(yè)水印軟件Digimarc，并且與基于 Fourier-Mellin 變換的算法相比，該算法嵌入和提取水印的速度快，有較強(qiáng)的實(shí)用性。 ④提出了一種基于DWT抗幾何攻擊的二值文本圖像魯棒

7、水印算法該方法是基于小波變換，在逼近子圖中進(jìn)行水印的嵌入與提取。與常規(guī)的通過調(diào)整行間距和調(diào)整字間距的文檔結(jié)構(gòu)微調(diào)法相比，該方法嵌入水印的容量大，抗剪切等幾何攻擊能力強(qiáng)。 ⑤提出一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的魯棒水印系統(tǒng)模型及一套衡量指標(biāo)該水印系統(tǒng)基于變換域，通過在變換域提取圖像的特征以及利用互聯(lián)網(wǎng)上的第三方概念，來實(shí)現(xiàn)水印的嵌入與提取。使用該模型的水印系統(tǒng)可以較好的解決數(shù)字水印的不可見性和魯棒性之間的矛盾，并且可以解決水印的嵌入容量與水印的不

8、可見性的矛盾和多水印的嵌入與提取等數(shù)字水印技術(shù)的難題。為了更好的描述一個(gè)基于因特網(wǎng)的實(shí)用的水印系統(tǒng)的性能，本文將自動(dòng)控制理論中的穩(wěn)、快、準(zhǔn)的系統(tǒng)指標(biāo)，用于水印系統(tǒng)，用來衡量一個(gè)實(shí)用水印系統(tǒng)的優(yōu)劣。 總之本文突破了傳統(tǒng)的數(shù)字水印嵌入思想，創(chuàng)造性的提出了利用數(shù)字圖像的特征向量來進(jìn)行水印的嵌入與提取。并將特征向量、第三方概念、密碼學(xué)和零水印技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體。較好解決了水印的抗幾何攻擊、非線性局部幾何攻擊、二值文本水印、多水印的嵌入等