基于压缩感知和量子干涉的水印算法研究

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1、中文图书分类号：TN918密级：公开UDC：004学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于压缩感知和量子干涉的水印算法研究论文作者：王艳学科：计算机科学与技术指导教师：杨宇光教授论文提交日期：2016年6月UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TN918学号：S201307090密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于压缩感知和量子干涉的水印算法研究英文题目：AWATERMARKINGALGORITHMBASEDONCOMPRESSEDSENSINGANDQUANTUMINTER

2、FERENCE论文作者：王艳学科专业：计算机科学与技术研究方向：信息安全申请学位：工学硕士指导教师：杨宇光教授所在单位：计算机学院答辩日期：2016.06.04授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：王艳日期:2016年6月20日关于论

3、文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：王艳日期：2016年6月20日导师签名：杨宇光日期：2016年6月20日摘要摘要在当今世界，伴随着互联网通信技术的飞速发展，每天都有大量的信息在网络上传输，因此人们越来越重视多媒体信息的安全问题。为了保护图像信息的安全性，产生了一门可以隐蔽信宿和多媒体认证的交叉学科——信息隐藏学。数字水印技术是信息隐藏学的

4、分支之一，较好地解决了多媒体信息在传输过程中的安全问题。伴随着量子计算和量子计算机的快速发展，量子水印技术逐步成为学者们的研究热点。量子水印技术遵守量子力学的基本原理，利用量子态的干涉特性，如纠缠和相干叠加属性，具有容量大及安全性高的优点。由此可见，量子水印技术将作为未来信息安全研究的重要方向。近年来，压缩感知理论作为信号处理领域一个新兴的研究方向，将数据压缩和数据采集同步进行，打破了传统的香农采样理论的局限，解决了采样复杂的难题。所以本文利用多媒体图像具有的稀疏先验性，我们将压缩感知理论应用到图像的数字水印算法中，不仅优化了数字水印算法的鲁棒

5、性和隐蔽性，同时解决了图像在传输时的安全问题和负荷问题。本文主要的研究工作及研究成果如下：（1）我们分析了Song等人提出的基于Hadamard变换的量子水印算法。发现该方法忽略了量子水印算法应该遵守量子力学的基本要求，从而导致了在水印的嵌入和提取的过程中出现了大量的问题。我们在经过认真的分析和实现其经典的仿真程序之后，给出了我们的改进方法。（2）提出了一种基于压缩感知的灰度图像水印算法。与现有的水印算法相比，该算法将压缩感知用于水印的预处理过程中，并以之作为对水印图像的一次加密，其中把稀疏变换基和测量矩阵的乘积作为加密秘钥。水印的嵌入过程相当

6、于对水印图像的第二次加密，其中把载体图像经过奇异值分解的操作产生的正交矩阵作为秘钥。通过实验仿真、攻击检测和性能分析，说明我们提出的水印算法有很好的鲁棒性、隐蔽性和较低的时间复杂度。（3）提出了一种基于压缩感知的彩色图像水印算法。在利用压缩感知进行水印信息的处理过程中，加入了对R、G、B三个基色分量进行分离和重组的操作，增强三个基色分量间的联系，使得该水印算法的安全性更好。通过实验仿真、攻击检测和性能分析，说明我们提出的彩色图像水印算法有很好的鲁棒性、隐蔽性和较低的时间复杂度。关键词：数字水印；量子水印；压缩感知；奇异值分解-I-Abstrac

7、tAbstractIntoday'sworld,withtherapiddevelopmentofInternetcommunicationtechnology,hugeamountsofinformationistransmittedoverthenetworkeveryday,sothereisagrowingemphasisonsecurityissuesofmultimediainformation.Informationhiding,acrossdisciplinegeneratedtoprotectsecurityofimagein

8、formation,canconcealthesinkandmultimediaauthentication.Digitalwatermarkingt