基于混沌和壓縮感知的魯棒性數字水印研究.pdf

1、隨著云技術的發(fā)展，數字化產品在人類生活中的廣泛應用，有效保護數字多媒體數據版權成為當今時代的需要。數字水印技術作為有效的手段之一，自上世紀90年代出現以來，得到廣大研究人員的高度重視。數字水印技術是將特定信息嵌入到宿主數據中，從而保護宿主數據的安全，其內容涉及到版權保護、內容認證、指紋認證、廣播監(jiān)控、注解標記等方面，但是數字水印技術仍未成熟，在實際應用中還存在諸多問題，如實現數字水印走向商業(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計方面進行了研究，通過結合圖像的特征、視覺模型實現了數字水印在空域和變換域的嵌入和檢測，為數字水印技術的實際應用提供了有效的解決方案，并對所提出算法進行詳細的性能分析和計算機仿真驗證。論文的主要創(chuàng)新點歸納如下:
　　 (1)提出了一種基于小波變換和混沌的函數水印算法。針對圖像水印的嵌入量對圖像透明性的影響，數字水印由用戶自定義的函數產生，擴展了水印的生成空間。對灰度圖像進行小波變換，在小波變換的中

3、低頻域選擇水印嵌入點嵌入水印，通過Logistic混沌對嵌入點坐標加密，用戶在得到密鑰和加密序列后可提取水印，實驗結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，設計了五維超混沌系統(tǒng)，并數值證明了系統(tǒng)的可行性。
　　 (2)提出了基于Contourlet變換和ECC（Elliptical Curve Cr

4、yptography）的數字水印算法。在引入中央可信IPP（Intellectual Property Protection，IPP）機構的基礎上，提出了基于ECC的公鑰數字水印的算法，利用ECC體制的加密解密的優(yōu)點，在Contourlet小波域中選擇避開圖像邊緣的高頻部分，實現水印的嵌入，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準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數字水印算法。在

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

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)提出了基于數字水印的學生程序競賽集訓管理系統(tǒng)和基于數字水印的水稻信息管理系統(tǒng)，為數字水印的實際應用提供了有意義的探索。兩個系統(tǒng)是數字水印在彩色圖像中的應用，雖然彩色圖像的數字水印算法總體上是類似于灰度圖像的數字水印算法，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，考慮到不同的實際應用，需要進