混沌數(shù)字水印技術(shù)的原理與發(fā)展現(xiàn)狀畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-08-20 20:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 般情況下研究的都是不可見水印。 （ 2）按水印的抗攻擊力來分 按魯棒性來分，可以將數(shù)字水印分為易碎水印、半易碎水印和魯棒水印。易碎水印對(duì)于圖象變換和處理都非常敏感，主要用于完整性保護(hù)。半易碎水印是對(duì)某些特定的圖象處理方法有魯棒性而對(duì)其他的處理不具備魯棒性，主要用于認(rèn)證。魯棒水印對(duì)常見的各種圖象處理方法都具有魯棒，能夠經(jīng)受住各種常用的編輯處理。主要用于數(shù)字作品中標(biāo)識(shí)作品的版權(quán)信息。 （ 3）按載體作品的媒介分 按被保護(hù)的載體作品可分成圖象水印、音頻水印、視頻水印、文本水印及用于三維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格模型。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，各種數(shù)字媒介會(huì)不斷涌現(xiàn)，數(shù)字水印技術(shù)也會(huì)隨之 不斷發(fā)展。 （ 4）按水印嵌入的位置分 主要可劃分為空域數(shù)字水印和頻域數(shù)字水印?？沼驍?shù)字水印是直接在信號(hào)空間中對(duì) 3 采樣點(diǎn)的幅度值上疊加水印信息。而對(duì)載體作品進(jìn)行頻率域上進(jìn)行變換（如傅立葉變換、DCT 變換、小波變換等）后再對(duì)變換系統(tǒng)進(jìn)行改變而嵌入水印。 數(shù)字水印的特點(diǎn) 數(shù)字水印一般具有以下特點(diǎn) : 。對(duì)于以模擬方式存儲(chǔ)和發(fā)布的信息 (如電視節(jié)目 ),或是以物理形式存儲(chǔ)的信息 (如報(bào)刊、雜志 ),用可見的標(biāo)志就足以表明其所有權(quán)。但在數(shù)字方式下 ,標(biāo)志信息極易被修改后擦除。因此應(yīng)根據(jù)多媒體信息的類型和集 合特性 ,利用用戶提供的密鑰將水印隱藏到一系列隨機(jī)產(chǎn)生的位置中 ,同時(shí)不引起原始多媒體信息質(zhì)量的明顯下降 ,使人無法察覺。 。數(shù)字水印必須對(duì)各種信號(hào)處理過程具有很強(qiáng)的魯棒性。即嵌入水印后的圖像能在多種無意或有意的信號(hào)處理過程后產(chǎn)生一定的失真的情況下 ,仍能保持水印完整性和鑒別的準(zhǔn)確性。 。嵌入的水印信息必須足以表示多媒體內(nèi)容的創(chuàng)建者或所有者的所有者的信息用于表示數(shù)據(jù)的版權(quán)所有者 ,而序列號(hào)用于標(biāo)示違反協(xié)議而為盜版者提供多媒體數(shù)據(jù)的用戶。 第三章 數(shù)字水印的實(shí)現(xiàn)方 法 離散余弦變換（ DCT 變換） 二維 DCT 變換： 設(shè) {f(x,y)|x,y=0,1,…， N1}為 二維圖像信號(hào)，其二維 DCT 正變換為： F(u,v)=2/N*C(u)C(v)∑∑ f(x,y)cos[(2x+1)uπ /2N]cos[(2y+1)vπ /2N] 二維 DCT 逆變換為： f(x,y)=2/N*∑∑ C(u)C(v)F(u,v)cos[(2x+1)uπ /2N]cos[(2y+1)vπ /2N] 式中 C(u)={1 其他 , C(v)={ 且 x,y,u,v=0,1,… ,N1。 m 序列的定義及產(chǎn)生 本文使用偽隨機(jī)二值序列作為水印，比較常見的偽隨機(jī)二值序列是 m 序列 ,此列是利用二進(jìn)制線性移位寄存器產(chǎn)生的 ,m 序列具有類似白噪聲的性質(zhì) ,相關(guān)函數(shù)具有尖銳特性 ,因此易于從其它信號(hào)或干擾中分離出來 ,具有優(yōu)良的抗干擾特性 ,它是最常用的性能優(yōu)良的偽隨機(jī)序列 ,因此可以直接作為水印信號(hào)。 m 序列定義 :如果 2k一 1 是一個(gè)素?cái)?shù) ,則所有 k次不可約多項(xiàng)式產(chǎn)生的線性移位寄存器序列都是 m 序列。產(chǎn)生 m序列的不可約多項(xiàng)式稱為本原多項(xiàng)式。 m 序列發(fā)生 器由帶反饋的 k 級(jí)移位寄存器構(gòu)成。 k 級(jí)移位寄存器經(jīng)過模 2 加后反饋到第一個(gè)寄存器作為輸入 ,第 k 個(gè)寄存器的輸出即為 m 序列。它產(chǎn)生的序列最大長(zhǎng)度是2k1 位 ,共有 2k種不同的狀態(tài) ,其中一種是全“ 039。39。狀態(tài)。故通常也把 m 序列叫做最大長(zhǎng)度線性移位寄存器序列 ,又稱最大移位寄存器序列。 基于 DCT 變換和 m 序列的水印算法 x=0 N1 y=0 N1 u=0 N1 v=0 N1 1/ 2 u=0 1/ 2 v=0 1 其他 4 DCT 變換域數(shù)字水印算法的主要思想是 :在 DCT 變換域上選擇中、低頻系數(shù)疊加水印信息 ,因?yàn)槿搜鄣母杏X主要集中在中、低頻段 ,既能減少嵌入信息對(duì)圖像主觀視覺的影響 ,又可避免有損壓縮對(duì)水印信息可能帶來的損失 。此外 ,DCT 變換域系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布有比較好的數(shù)學(xué)模型 ,可以從理論上估計(jì)水印的信息量?；?DCT 變換的數(shù)字水印在逆變換時(shí)會(huì)散布在整個(gè)圖像空間中 ,故水印不像空間域技術(shù)那樣易受到裁剪、低通濾波等攻擊的影響 ,具有魯棒性高、隱蔽性好的特點(diǎn)。由于以上的種種優(yōu)點(diǎn) ,目前基于 DCT 變換得圖像數(shù)字水印算法是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱門方向之一。 Ⅰ .基于 DCT 變換和 m序列水印算法： （ 1）嵌入水印時(shí) ,首先要把圖像進(jìn)行分塊 ,然后進(jìn)行 DCT 變換 ,變換后所得的 DCT 系數(shù)按照 Zig— Zig 次序從低頻到高頻進(jìn)行排列。 （ 2）利用二 進(jìn)制線性移位寄存器產(chǎn)生長(zhǎng)度為 1000 的偽隨機(jī) m序列 （ 3）在 DCT 域中 ,感覺上最重要的分量集中在低頻部分 ,是圖像信號(hào)的主要成分 。中低頻部分包含了圖像的大部分能量 ,人的視覺對(duì)中低頻部分比較敏感 。高頻部分代表著圖像的噪聲部分 ,這些部分容易通過有損壓縮或者濾波等信號(hào)處理而被去掉，所以現(xiàn)有基于 DCT 的水印算法大多數(shù)都將水印嵌入中低頻部分。因此跳過前 L 個(gè)較大值系數(shù)對(duì)從 L+1～ L+m的系數(shù)進(jìn)行修改。 （ 4）系數(shù)修改采用公式： Dw(L+i)=D(L+i)+aW(i)， D為圖像的 DCT 系數(shù) ， a 為水印嵌入強(qiáng)度， W(i)為水印信息比特， Dw為嵌入水印后的 DCT 系數(shù)， i=1,2,… ,m。 （ 5）對(duì)包含部分修改后 DCT 系數(shù)的所有頻率域做 DCT 反變換，就得到了包含水印的圖像。 Ⅱ .提取水?。? （ 1）對(duì)含有水印的圖像作 DCT 變換，得到 DCT 系數(shù) Dw′ (i)。 （ 2） 再 采用下面的公式計(jì)算水印信息 W′ (i): W′ (i)=[ Dw′ (L+i)D(L+i)]/a 第四章 水印的攻擊及檢測(cè) 常見的水印攻擊 表 常見的水印攻擊方法： 攻擊方法 常見方式 信號(hào)增強(qiáng) 銳化、飩化、改變圖像的對(duì)比度 、 G校正、圖像恢復(fù)等 加性和乘性噪聲 高斯白噪聲、均勻噪聲、椒鹽噪聲等 局部或全局仿射變換 平移、旋轉(zhuǎn)、剪切、縮放、翻轉(zhuǎn)、尺度變換、行或列刪除 濾波 低通濾波、高通濾波、中值濾波、高斯濾波、均值濾波等 檢測(cè)水印質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn) 5 在圖像處理中 ,通常采用峰值信噪比 PSNR 來定量評(píng)價(jià)含水印圖像的質(zhì)量。而無意義水印的生成函數(shù)基于偽隨機(jī)發(fā)生器、加密系統(tǒng)或混沌系統(tǒng)的，這些水印既然無意義就不會(huì)被直觀理解，一般是利用相關(guān)檢測(cè)也就是用相似系數(shù)確定這類水印存在與否。 （ 1）含水印圖像質(zhì)量的檢測(cè)標(biāo) 準(zhǔn)峰值信噪比 PSNR，即： PSNR=10*㏒ 10(255/ MSE ) （ 11） 式中的 MSE 是圖像的均方差。 在實(shí)際的表示中 ,一般用分貝表示 ,即
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