溷沌数字水印技术的原理和发展状况

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1、混沌数字水印技术的原理和发展状况摘要：随着信息技术，特别是网络技术的发展与普及，信息的传输、存储、发布等过程都面临着安全问题、版权保护问题和认证问题等，而数字水印就是解决这些问题的一种有效的技术手段。关键词：数字水印、应用领域、发展前景一、数字水印技术的概念、特性（一）数字水印技术的基本概念数字水印技术是指用信号处理的方法，在数字化多媒体数据中嵌人某些能证明版权归属或跟踪侵权行为的数字信息，如作者签名、日期、公司的商标或随机序列等，用以证明作者的版权，并可作为解决版权冲突、起诉非法侵犯的证据，从而有效地保护作者的合法利益。（二）数字水印的特性1)嵌人有效性。水印作品是输入到检测器后能检测出

2、水印的作品。根据此定义，水印系统的有效性是指嵌入器的输出被水印化的概率。2)不可感知性。不可感知性是针对不可见水印而言的。该特性要求经过嵌入算法加入水印处理后的产品，即使采用统计的方法也不能提取或确定水印的存在。3)虚警率。虚警是指在实际不含水印的作品中检测出水印。虚警率是指在给定的检测次数中，虚警发生的次数。4)鲁棒性。鲁棒性是指经过常规信号处理操作后，水印算法仍能检测到水印的能力。5)安全性。安全性是指所采用水印的嵌入算法依赖于水印嵌入时5所使用的密钥，而不是依赖于对所采用算法的保密。6)易恢复性。这主要是针对一些实时性要求较强的用途(如视频水印的验证等)提出的。只要拥有正确的水印算法

3、和密钥，就能很容易地从隐藏载体中提取出水印信息，而不必耗费大量时间做水印鉴定。二、数字水印技术的数学原理定义1对于矩阵有个标量(=1、2、3…)满足:则称这一组为矩阵唯一的特征值.定义2如果存在这样一个的向量,有:则称为的与特征值对应的一个特征向量.一共有个特征向量.定义3(矩阵奇异值分解)矩阵的奇异值分解(SingularValueDecomposition,简称SVD）是矩阵所固有的特征，设矩阵，，那么矩阵的奇异值分解定义如下：其中，和是正交矩阵，其列向量分别为和；U，V分别称为矩阵A的左奇异矩阵和右奇异矩阵；D是对角阵；称作矩阵的奇异值，此处是或的特征值的正平方根，满足。矩阵奇异值具

4、有很好的稳定性，当矩阵A有微小振动时，其奇异值的改变不会大于振动矩阵的2－范数。若矩阵奇异值经过归一化处理，则可实现奇异值的比例不5变性。另外，矩阵奇异值还具有旋转不变性，因此，奇异值能有效地反映矩阵的特征，在图像处理中能表现图像的代数特性。矩阵分解在一定程度上可以用来进行图像压缩.对于图像分解得到的奇异值矩阵,将其较小的一些对角元清为0,再进行反变换即可完成图像的有损压缩.方法的基本原理是将水印嵌入到图像矩阵的奇异值中。在水印的嵌人过程中对图像矩阵的奇异值分解，得到两个正交矩阵、及一个对角阵。水印被叠加到矩阵上，对新产生的矩阵进行奇异值分解，得到、和，其中常数调节水印的叠加强度。然后将矩

5、阵、和相乘，得到处理后的包含水印的图像。即如果矩阵和分别表示原始图像矩阵和水印，那么通过以下的四个步骤得到水印图：1）将图像矩阵进行奇异值分解2)读取水印图像，将其迭加到对角阵上得到新矩阵3)将新矩阵进行奇异值分解4)得到含水印的图像在水印的检测过程中，如果给出矩阵、、和可能损坏的水印图像，那么通过简单的逆过程就可以提取出可能已经失真的水印，即：1)可能损坏的水印图像进行奇异值分解2)计算中间矩阵53)获得水印图像计算提取的水印与原水印的相似系数，作为二者的相似程度,相似系数越接近1就越相似。三、数字水印技术的应用领域数字水印技术作为一种有效的数字产品所有权保护技术，它有着巨大的应用市场。

6、数字水印技术主要应用于以下5个方面。1)数字作品的版权保护。2)电子商务的发展。3)商务交易中的票据防伪。4)音像数据的隐藏标识和篡改保护。5)数字指纹。五、数字水印技术的发展前景数字水印的研究以计算机科学、密码学、通讯理论、算法设计和信号处理等理论为基础。围绕数字水印技术需研究解决的关键问题包括：具体应用中的水印选择与宿主容量估计；水印检测差错率估计与快速检测算法；包含人眼视觉系统、人耳听觉系统特性利用在内的水印系统模型等。如下几方面将可能成为未来数字水印技术的主要发展方向：1)结合智能体技术。开发基于移动代理的数字水印追踪系统；2)面向电子商务，提供服务器端的完整性保护和客户端的数据认

7、证；3)建立水印认证中心，提供各种网上服务；54)开发基于数字水印技术的数字作品电子销售系统，提供完整的安全与版权保护机制；5)为各种付费点播服务，提供基于流技术的数字水印产品；原始图像水印添加水印后的图像综上所述，数字水印技术将在未来的社会经济发展中发挥巨大作用，并能产生可观的经济效益。目前的当务之急就是尽快发展自主的核心软件和产品，使我国在加入WTo后，能够在相关技术的研究、应用和产业化发展进程中立于不败之地。参考文