基于自然圖像模型的擴頻水印安全性研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對于信息的安全問題越發(fā)重視。作為信息安全領(lǐng)域的主要技術(shù)之一，數(shù)字水印技術(shù)受到了科研人員的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)上數(shù)字水印的性能受到三個方面的制約：魯棒性、不可見性和水印容量。近年來，數(shù)字水印的安全性逐步成為水印技術(shù)研究的新熱點。
　　 數(shù)字水印的安全性是衡量在水印算法細節(jié)公開的條件下水印密鑰抵抗非授權(quán)攻擊(估計)的能力。由于任何水印算法都不能永久保密，水印算法的細節(jié)必將公開，只能依靠水印密鑰來保證

2、水印系統(tǒng)的安全。密鑰在水印系統(tǒng)中具有重要的作用。密鑰的安全意味著水印系統(tǒng)的安全。對水印安全性攻擊的目的是為了獲取關(guān)于水印密鑰的知識并最終實現(xiàn)對水印系統(tǒng)的完全破解，因此安全性對于水印系統(tǒng)尤為重要。水印安全性已經(jīng)和水印不可見性、水印容量及水印魯棒性一起成為水印性能的四大制約因素。
　　 基于擴頻調(diào)整的水印是最為廣泛應用的技術(shù)之一，其安全性受到了學術(shù)界的格外重視。由于擴頻水印安全性與水印載體信號的統(tǒng)計分布有密切聯(lián)系，精確描述載體信號統(tǒng)

3、計分布對于擴頻水印安全性分析至關(guān)重要。原有的擴頻水印安全性分析使用高斯模型來描述圖像載體小波系數(shù)的統(tǒng)計分布，并不能準確刻畫載體信號的實際分布特點，得出的分析結(jié)論與實際情況具有很大距離。本文利用自然圖像模型實現(xiàn)對于圖像載體小波系數(shù)統(tǒng)計分布的精確描述，并據(jù)此實現(xiàn)了對加性擴頻水印和改進的擴頻水印安全性的準確分析。
　　 加性擴頻水印是最為傳統(tǒng)的擴頻水印算法。對加性擴頻水印的安全性分析中，本文利用高斯尺度混合模型描述自然圖像載體小波系數(shù)

4、的統(tǒng)計分布，通過Fisher信息來衡量水印通信過程中關(guān)于水印密鑰的信息泄露。分析過程中使用攻擊者對水印密鑰無偏估計可達的最小誤差來表示水印的安全程度。本文實現(xiàn)了對KMA和WOA條件下加性擴頻水印安全性的理論分析和實驗仿真，并證明原有的基于高斯模型的分析方法高估了加性擴頻水印的安全性能。
　　 改進的擴頻水印算法的嵌入過程與載體信號的特點相關(guān)，是一種“有信的”水印嵌入方法。傳統(tǒng)的加性擴頻水印算法可以看作是改進的擴頻水印算法的一種特

5、例。在對改進的擴頻水印算法安全性的分析中，本文利用高斯尺度混合模型描述自然圖像小波系數(shù)的統(tǒng)計分布，通過Shannon互信息來表示水印通信過程中關(guān)于水印密鑰的信息泄露并以此作為水印安全程度的衡量標準，實現(xiàn)了在KMA和WOA條件下對改進的擴頻水印安全性的定量分析和實驗仿真。
　　 由于高斯模型描述的隨機變量在平均功率相同條件下具有最大的不確定性，使用高斯尺度混合模型可以更加準確地刻畫自然圖像載體分布的特點，基于此模型的擴頻水印安全性