数字水印容量与能量研究

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1、摘要进入21世纪，信息化社会发展方兴未艾，信息安全问题日益突出。数字水印技术作为解决数字多媒体作品版权保护的一种得力手段，日益引起人们的关注。当前大多数的数字水印算法均是通过反复试验来确定嵌入数字水印的最佳容量和能量。论文针对这一局限性进行了以下主要研究：一、提出了填球水印模型，并推导出该水印模型下的容量公式以及容量与峰值信噪比之间的定量关系。该水印模型不需要对攻击信道作概率统计假设，而是将攻击行为量化为一个几何失真。二、研究了在一般意义下位替换水印模型容量的上下界公式，并对该水印模型下的容量进行了仿真。由于该容量公式为非解析形式，因此其结果可以

2、用来估计容量大小。三、提出了向量内积水印，水印嵌入方式是基于叠加嵌入，水印提取方式是基于向量内积，并推导出该模型下的峰值信噪比公式。四、提出了改进的向量内积水印，并推导出该模型下的峰值信噪比公式、误码率公式。论文通过多组对比实验，证实了改进的向量内积水印对于抵抗高斯白噪声，幅值缩放、高斯滤波等常见攻击具有良好鲁棒性；引进数字图像置乱技术能有效抵抗剪切攻击对数字水印图像内容的破坏；引进特征点匹配能够有效抵抗几何攻击。本论文的研究，可应用于具体数字水印技术方案，具有一定的实用价值。关键词：数字水印水印容量最佳密钥水印能量峰值信噪比误码率ABSTRAC

3、TAlongwiththedevelopmentofinformationsocietyintwenty-firstCentury,theinformationsecurityisbecomingincreasinglyprominent.Asonemeantosolvethecopyrightprotectionofdigitalmultimediaworks,digitalwatermarkingtechnologyhascausedextensiveconcern.Atpresent,formostofthedigitalwatermark

4、ingalgorithms,theoptimalcapacityandenergyofembeddeddigitalwatermarkingaredeterminedbyrepeatedexperiments.Inordertoovercomethislimitation,thefollowingmainresearchiscarriedoutinthispaper:(1)Thewatermarkingmodelbasedonfillingballisputforwardinthispaper.Theformulaofcapacityandthe

5、quantitativerelationshipbetweencapacityandpeaksignaltonoiseratio(PSNR)areproposed.Therearenotanyprobabilitystatisticalassumptionsabouttheattackchannelinthismodel.Theattackbehaviorisquantifiedasageometricdistortion.(2)Thecapacityformulaofupperandlowerboundsofthegeneralwatermar

6、kingmodelbasedonbitreplacementareproposedinthispaper,andthesimulationofcapacityofthewatermarkingmodelisrealized.Astheformulaofcapacityisanonanalyticalform,theresultcanbeusedtoestimatethecapacity.(3)Thewatermarkingalgorithmbasedonvectorinnerproductisputforwardinthispaper.Theem

7、beddingmethodofwatermarkingbiteisbasedonadditiveembedding.Thedetectionmethodofwatermarkingbiteisbasedonvectorinnerproduct.TheformulaofPSNRofthewatermarkingalgorithmisproposed.(4)Theimprovedwatermarkingalgorithmbasedonvectorinnerproductisputforwardinthispaper.TheformulaofPSNRa

8、ndtheformulaofbiterrorrate(BER)areproposed.Conclusionsareconfirmedby