數(shù)字水印技術

1、數(shù)字水印技術技術介紹,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,成都宇飛信息工程有限責任公司,本文組織演示方式,首先介紹必要的相關背景。其次介紹本文的主要工作及其理論依據(jù)。隨后給出本文得到的一些結論最后將為大家演示本文研究形成的軟件。,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,背 景 介 紹,(»)信息隱藏技術與版權保護(»)數(shù)字水印技術的基本特征(»)基于比較的數(shù)字水印技術(»)基于相關統(tǒng)計的數(shù)字水印技術,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,

2、信息隱藏與版權保護,限制機密信息的惡意散布目的不在于限制正常的資料存取，而在于保證隱藏數(shù)據(jù)不被侵犯和非法重現(xiàn)保證作品的使用不受版權保護要求的影響數(shù)字水印技術正是這樣一種信息隱藏技術，將版權信息或其他標志版權的信息隱形地嵌入到數(shù)據(jù)中,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,水印分類：,按可見與否：可見水印與不可見水印按水印添加方式：空域水印與頻域水印按水印檢測方式：水印提取法與水印檢測法,隱型性穩(wěn)健性安全可靠性(單向性),,水印基本特征：,關聯(lián)

3、數(shù)字水印技術,基于比較的水印技術,,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,基于統(tǒng)計分析的水印技術,,水印嵌入過程示意圖,原始數(shù)據(jù)D,嵌入»,,簽字信息S0,特征提取,重構,單向映射,特征集I,特征集I’,帶水印數(shù)據(jù)D’,簽字信息序列S1,(注冊ID/意義明確的文本),視覺模型{Gi (.)},,,,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,基于統(tǒng)計分析的水印技術,,水印檢測過程示意圖,檢測數(shù)據(jù)X,相關器»,,特征提取,單向映射,特征集Ix,簽字信息序

4、列S1,視覺模型{Gi (.)},,,,1/0,相關值q,優(yōu)化,相關信息序列S2,,,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,嵌入與檢測的數(shù)學描述,,嵌入：,檢測：,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,采用動力混沌方法產(chǎn)生基于相關統(tǒng)計分析所需要的隨機數(shù)序列，保證隨機數(shù)序列的隨機性，加強水印信息生成過程的單向性。使嵌入載體數(shù)據(jù)中的水印信息序列和水印嵌入位置序列相關聯(lián)的方法。保障系統(tǒng)的可靠性。使用雙通道水印信息技術。降低檢測過程中

5、的誤檢率。,技術介紹,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,»基本方案 »數(shù)據(jù)變換 »關聯(lián)隨機序列 »可靠性分析,嵌入過程示意圖,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,產(chǎn)品輸入輸出,數(shù)據(jù)變換,水印信息嵌入,用戶信息輸入,隨機序列產(chǎn)生,產(chǎn)品數(shù)據(jù),用戶輸入數(shù)據(jù),水印信息數(shù)據(jù),變換域數(shù)據(jù),,,,,水印信息嵌入»,,,,,,,水印信息檢測»,水印信息檢測»,檢測過程示意圖,,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,產(chǎn)品輸入輸

6、出,數(shù)據(jù)變換,用戶信息輸入,隨機序列產(chǎn)生,產(chǎn)品數(shù)據(jù),用戶輸入數(shù)據(jù),水印信息數(shù)據(jù),變換域數(shù)據(jù),,,結果解釋,,結果數(shù)據(jù),,,,,,,水印信息嵌入,,頻域數(shù)據(jù)Df,嵌入»,特征提取,特征集I,特征集I’,水印信息序列S1,視覺模型{Gi (.)},,,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,數(shù)據(jù)置換,頻域數(shù)據(jù)D’f,位置信息序列P,水印信息檢測,,頻域數(shù)據(jù)Df,相關器»,,特征提取,特征集I,,,相關值q1,相關信息序列Sa,關聯(lián)數(shù)字

7、水印技術,相關信息序列Sb,相關值q2,位置信息序列P,1/0,,雙通道嵌入的數(shù)學描述,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,雙通道檢測的數(shù)學描述,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,數(shù)據(jù)變換,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,在小波變換域添加水印，可以建立符合人類感覺器官的各種聽覺、視覺模型，可以定量表達感官能夠容許的失真。因此，只要往圖像中添加信息引入的失真不超過失真限度，就可以保持加入的不可見水印能量盡可能高，這提高了水印的穩(wěn)健性。,小波變換過程,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,二維空

8、域數(shù)據(jù)f(x,y),按行作一維小波變換,按列作一維小波變換,fx(x,y),頻域數(shù)據(jù)Df(x,y),二維空域數(shù)據(jù)f(x,y),按列作一維小波逆變換,按行作一維小波逆變換,fx(x,y),頻域數(shù)據(jù)Df(x,y),正變換,逆變換,一維小波變換,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,低通,高通,,正變換,逆變換,關聯(lián)隨機序列,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,保證水印方案過程的單向性，單向映射。保證水印密碼空間足夠大，將輸入映射到實數(shù)空間，且維持映射的唯一性。保證水印密

9、碼的不可猜測，提高水印對輸入的敏感性，增加水印序列的隨機性。,關 聯(lián) 措 施,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,采用混沌方法，將輸入的密碼和個人信息映射到實數(shù)空間，以保證密碼空間足夠大。同一種子產(chǎn)生隨機位置序列和水印信息序列，保證系統(tǒng)的關聯(lián)可靠性。使種子的生成對輸入敏感，采用動力混沌方法。采用混沌方法產(chǎn)生序列，以保證序列的隨機性。,關聯(lián)過程(RS),,關聯(lián)數(shù)字水印技術,密碼k,明文信息d,水印位置序列P,水印序列S,種子生成,隨機數(shù)種子,序列產(chǎn)

10、生,,,,,種子生成,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,密碼信息Ki,明文信息Di,,雙人字映射,種子,Ci,序 列 生 成,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,種子,人字映射,正態(tài)變換,整數(shù)映射,正態(tài)序列,位置序列,密碼序列位流ki,人字映射,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,雙 人 字 映 射,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,正 態(tài) 變 換,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,整數(shù)映射,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,[a,b]上的均勻分布隨機整數(shù)序列:,If ki ==1 then pi =b -pi,可靠性分析

11、,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,»單通道水印可靠性 »雙通道水印可靠性,單通道水印可靠性分析,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,基本假定：,相關檢測方法：,結論如下：>>,單通道水印可靠性分析1,,關聯(lián)數(shù)字水印技術,在H0假設下，q服從N (0,1)分布，其可靠性指標可由標準正態(tài)積分計算。在H1假設下， q服從N (m,1)分布，m反映相關程度。其中：該檢測方法的可靠性嚴重依賴水印序列長度n。,雙通道可靠性分析,,關聯(lián)

12、數(shù)字水印技術,輸入,通道1,通道2,輸出,可靠性框圖,系統(tǒng)的誤檢率：,該系統(tǒng)在單通道水印基礎上，保持了水印序列長度不增加的情況下，降低了系統(tǒng)誤檢率。系統(tǒng)可靠性提高了一個幾何量級。,實驗分析,關聯(lián)數(shù)字水印技術,»關聯(lián)序列可靠性實驗»水印隱型性實驗»水印穩(wěn)健性實驗»小波基長度對水印性能的影響,,本實驗以Lena256圖像為例，添加水印強度10，水印序列長度為2048。,關聯(lián)序列可靠性,關聯(lián)數(shù)字水

13、印技術,混沌方法產(chǎn)生的隨機數(shù)序列極大的改善了水印位置序列的隨機性。(參考實驗)雙通道關聯(lián)水印技術將水印檢測的誤檢率降低了一個幾何量級，極大的提高了水印的可靠性。(參考實驗),,與常規(guī)整數(shù)序列對比,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,常規(guī)方法產(chǎn)生的序列,本文產(chǎn)生的序列,常規(guī)產(chǎn)生序列的傅立葉變換,本文產(chǎn)生序列的傅立葉變換,,,誤檢率比較表,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,水印隱型性,關聯(lián)數(shù)字水印技術,隱型性客觀標準一般有均方誤差(MSE)、信噪比(SNR)、峰值信噪

14、比(PSNR)等指標。主觀標準為視覺上是否有明顯的區(qū)別。,,下表為Lena256圖像的多種水印實驗,主觀圖像比較如下圖：,水印添加前后的圖像比較,關聯(lián)數(shù)字水印技術,原圖Lena256×256,添加水印后的圖像,,MSE=2.1，SNR=33.6，PSNR=44.9,水印穩(wěn)健性,關聯(lián)數(shù)字水印技術,»穩(wěn)健性指標»圖像縮放»JPEG壓縮»添加噪聲»模糊、銳化處理»

15、;抖動處理及打印處理,,穩(wěn)健性指標,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,相關檢測值q越大，反映該數(shù)據(jù)中的水印信息越強健。在經(jīng)過各種處理后的穩(wěn)健性主要反映為相關檢測值q的大小。本文中的q數(shù)據(jù)為圖像的紅、綠、藍三色檢測結果，且每個數(shù)據(jù)為雙通道結果的平均值。,圖像縮放,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,JPEG壓縮,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,添加噪聲,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,添加高斯噪聲的帶水印圖,添加均勻噪聲的帶水印圖,q ={9.0, 10.4, 10.5},q ={11.

16、4, 12.6, 13.4},模糊、銳化處理,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,Lena256帶水印圖像的銳化圖像,Lena256帶水印圖像的模糊圖像,,q ={7.4, 9.0, 10.0},q ={16.6, 18.3, 19.5},抖動處理及打印處理,關聯(lián)數(shù)字水印技術,,Lena256帶水印圖像的抖動圖像,提取的目標圖像,q =7.7,q =8.4,小波基長度的影響,關聯(lián)數(shù)字水印技術,原則上說，小波基長度越長，則其光滑作用越好，水印的各項性能指

17、標也都較好。,,結論,關聯(lián)數(shù)字水印技術,本關聯(lián)序列的可靠性無論是正向猜測攻擊還是逆向數(shù)據(jù)分析攻擊都具有阻斷墻作用，其水印檢測的可靠性和有效性得到了極大提高。本文小波方法的使用，使我們能夠定量的分析圖像中水印信息的能量最優(yōu)值，使得能夠同時保證水印的隱形性和穩(wěn)健性。本文對印刷產(chǎn)品的檢測研究，可以拓寬水印技術應用領域。從純數(shù)字領域到模擬的自然世界。本文的隨機數(shù)序列與常規(guī)隨機數(shù)序列的產(chǎn)生相比較，具有明顯的優(yōu)點?？朔嗽S多以前常規(guī)方法的準周

18、期特性。,,結束,關聯(lián)數(shù)字水印技術,數(shù)字水印技術作為一種信息隱藏技術，是為適應信息隱藏與跟蹤需要而誕生的。因此，該技術不同于數(shù)據(jù)加密技術，它鼓勵攜帶水印信息的產(chǎn)品被合法使用。產(chǎn)品中隱藏的水印信息提供隨時被檢測使用的數(shù)據(jù)，以此保護產(chǎn)品的版權所有者的利益并促進數(shù)字產(chǎn)品的開發(fā)與使用，尊重創(chuàng)作與知識版權。在其他信息保密產(chǎn)業(yè)或防偽產(chǎn)業(yè)同樣需要數(shù)字水印這樣的信息隱藏技術。,,軟件演示,數(shù)字水印Email: yf_info@yufei.net,本