面向印刷等应用的数字水印算法的分析.pdf

摘要 摘要 数字水印技术作为一种新兴的多媒体产权保护技术，日益显示了它广泛的应用领域以 及应用潜力。并以此日益受到研究人员的重视。但是，到目前为lL．数字水印技术仍然是一 个尚未成热的技术，如何提高水印算法在不同应用环境下的实用性，成为目前亟待解决的问 题。 本文从数字水印的麻用和算法的角度，分析了数字水印技术及数字水印技术表现山的 非显见性和鲁棒性。首先本文以“囚犯模型”为基础介绍了数字水印的概念，并且分析了在 数字水印生存的全过程中所涉及的角色和他们的行为模式；利用信息论工具对于数字水印进 行理论分析。尽管理论分析得出了一系列的有效结论，但是数字水印的应用仍然需要落实到 实际的数字水印算法，在第三章中，着重就主要算法的特点进行了分析，特别是算法的非显 见性和鲁棒性之间的关系。最后，根据不同的应用环境，本文提出了数字水印解决方案。具 体来讲，本文的创新性的研究工作成果主要有： (1)数字水印所需要具有的本质特性就是数字水印的非显见性，但是，由于人眼视 觉系统的复杂’陛，使非显见性的度量成为一项非常困难的难题。对此，本文探索了水印的非 显见性与“图像的象索面积”之间的关系，并针对这个关系进行了深入的研究．虽终推导山 了两者之间的理论关系。最后通过对不同测试图像和不同的水印算法的实验仿真，论证了这 种方法的正确性和可用性。进而我们可以通过这种方法，就单幅图像计算它的数字水印的容 纳能力进行计算。 (2)我们在总结数字水印技术发展脉络的基础上，认为水印技术的提高在丁对图像 的概念的深入理解，并据此提出了基于图像ICA特征域分解的数字水印算法，既将数字水 印信号叠加到特征域分解的系数上。实验结果表明，这种方法对于大部分一般性水印攻击具 有高于频域方法的鲁棒性，特别是对于各种噪声的污染的鲁棒性，远远强丁频域方法；而对 于有损压缩等的鲁棒性也与频域方法基本一样。 (3)针对不同环境中数字水印的应用，本文也进行了探索。首先，针对商刚文档的 可靠性问题，本文提出了一种基于二进制图像(文件)的水印添加方法。既将原文中的文字 分成若干小块，则每个小块中都对应着一个黑，白的比例，以这个比例为基础，通过在一定 的范围内，改变这个比例达到水印嵌入的最终目的。除此之外，本文针对汉字的特点，还探 讨了在对原字进行修改的时候所应遵循的原则，以及相应的修改方法。大鼙的仿真试验汪明 了，这个方法对_丁．折叠、扫描精度变化、打印油墨等常见干扰具有良好的鲁棒性。 (4)随着市场经济的发展，假冒伪劣产品问题成为困扰我国经济发展的一个严重问 题。本文结合印刷技术与数字水印技术，提出了一种基于信息嵌入的印刷品防伪技术。只体 算法是首先提取调幅印刷的四个色版(CMYK)之一作为水印嵌入的宿主，从图像处理的角 申请上海交通大学博士学位论文 度来讲，宿主图像是由一系列的网点组成，然后利用纹理合成的技术形成统计特征一致而形 式不同的两种嵌入模式，分别来表示“1”和…0’，达到水印嵌入的目的。最后的仿真实验， 也证明了这种方法的可用性和应用潜力。 (5)数字水印可以被应用于完整性认证，但是很多情况下这样是不够的，例如，很 多情况下，作为接收方不但需要知道图像内容是否未经改动，同时可能需要知道，如果改动 了那么都受到了什么样的改动。对此本文结合了模式识别的技术和脆弱性水印技术，利用提 取的数字水印信号作为模式识别的输入，然后通过人工神经网络等对不同类型的改动进行识 别，结果取得很好的效果。仿真实验证明了，提取水印的受到的破坏域水印图像所经历的水 印攻击有关。 Abstract anewandnovel for As watermarking technologycopyrightprotection，digital moreandmore showeditswide fieldsand isreceiving attention，and application