数字水印容量简化分析及模型优化

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1、第36卷第15期计算机工程2010年8月VoL36No．15ComputerEngineeringAugust2010·安全技术·文章编号：1000__-3428(2o10)15__0145．__03文献标识码：A中圈分类号：TP391数字水印容量简化分析及模型优化。左卫群，王新华(1．桂林电子科技大学材料科学与工程学院，桂林541004；2．桂林电子科技大学电子仪器厂，桂林541004)摘要：根据图像数字水印基本原理和水印信道的构造及生成方式，从信息论的角度，对基于高斯噪声信道的数字水印容量进行探索。针对高

2、斯信源分布具有最大的不确定性、能够在所有的二阶随机分布中提供最大信息熵的特点，分析在高斯分布情况下的整个水印信道通信过程，并引入平均互信息理论，给出基于高斯的水印信道容量的最大通信速率。同时分析加性噪声信道下的容量问题，将高斯分布扩展到非高斯分布，优化容量计算表达式，利用Matlab软件工具给出非高斯信源水印容量与受限失真度的2D和3D关系仿真曲线，并结合实际给出结果分析。关健词：数字水印；信道容量；高斯噪声信道；攻击信道；信息论SimplifiedAnalysisandModelOptimizationfo

3、rDigitalWatermarkCapacityZUOWei—qun．WANGXin．hua(1．SchoolofMaterialScienceandEngineering，GuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin541004；2．FactoryofElectronicsDevices，GuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin541004)[Abstract

4、Basedonthedigitalwatermar

5、kandinformationtheory,arudimentalresearchfortheGaussianwatermarkcapacityisgiven．ConsideringthatGaussiandistributionhasthemaximumuncertaintywiththemaximumentropyamongallgivensecond—orderdistributions，thispaperfocusesonthewatermarkcommunicationprocesswithGaus

6、sianchannel，andusestheaveragemumalinformationtoanalyzethecommunicationcapacity．Alsotheadditivenoisechannelisintroducedtoexpandthenon—Gaussiancase．TheformulaofmaximumtransmissionrateforGaussianwatermarkchannelsisgivenandsimplified．andthe2Dand3Dcurvesf0r山erel

7、ationshipbetweenthedistortionandchannelcapacitybyMatlabareillustrated．Itanalysestheresultsatdiferentdistortionsintwodiferentusagesofwatermark．[Keywordsidigitalwatermark；channelcapacity；Gaussiannoisechannel；atackchannel；informationtheoryl概述消息和原始载体信宿相互独立。数字水印

8、可视为通信理论的一种应用。随着对数字水印(2)形成水印信号。通过一个预处理器对消息作压缩或算法可靠性要求的提高，目前的数字水印无论在数学理论上编码预处理，同时还可利用原始载体信宿提供的边信息进还是技术上均不成熟，对数字水印系统的公式描述仍然没有行预编码，保证水印的唯一性，改善误码率，提高通信容量。统一的定论，在数字水印系统最终性能方面存在较多的不确(3)水印嵌入。待嵌入消息水印信号M通过某种算法，与定性_IJ。这些均可以从信息论的角度上寻求解决出路。密钥K=(kl，k2，⋯，k)进行相关处理，被嵌入长为Ⅳ的载

9、体数字水印系统分为水印嵌入编码、攻击信道和水印译码序列S=(S，S：，⋯，)中，生成的图像水印可表示为3个模块。这里，对一般数字水印模型提出了改进，在水印X=(xl，2，⋯，Xn)，且=．(S，m，k)。嵌入之前加入待嵌入信号预处理，给出了对于水印通信模型(4)攻击信道。该生成水印在传输过程中将会受到恶意攻的更加恰当的描述，如图1所示。击导致其中的信号被去除而生成被修改的信号Y=(Yl，Y2，⋯，)