基于随机共振现象的数字图像水印研究

论文摘要

随着计算机网络,多媒体技术和信息隐藏科学的快速发展,数字产品的版权保护问题和认证完整性变得日趋重要。尽管自20世纪90年代初以来,数字水印技术已受到国内外学术界的广泛关注,并且已经取得显著的成果,但是作为一个新的研究领域,数字水印技术仍有很多理论和技术问题需要解决。有鉴于此,本文围绕目前数字水印领域存在的一些主要问题开展了深入的研究,并基于随机共振理论提出了两种新的数字水印算法。首先,我们提出了一种基于随机共振的数字图像多水印算法,将多水印信息调制为不同码率的二进制脉冲幅值调制信号,然后选取图像DCT不同段中频系数进行置乱,按照加性数字多水印的嵌入算法,对于数字水印信息的加密过程进行了改进。依据多水印信息的特点,采用一种双稳态非线性检测器来进行检测水印,这种非线性检测器具有较好的鲁棒性,可以检测出不同码率的数字多水印。实验表明,这种加密和检测方法对于JPEG压缩和剪切等多种攻击具有较好的鲁棒性。进一步地,我们研究了阵列噪声增强技术在数字水印技术中应用。非耦合的双稳态检测器组成的并联阵列可视为一种规则网络,阵列噪声与检测器参数都是可调谐参数,网络输出性能能够由非零阵列噪声优化,这就是阵列随机共振现象,也可以视为一种阵列噪声增强技术。我们运用改进的数字水印嵌入算法将水印嵌入到原始图像中,通过阵列噪声增强技术,提取水印和原始水印字符的相似度与单独的双稳态检测器检测结果相比得到了进一步改善。本文研究的结果是复杂随机系统在信息处理中的一个新拓展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究的历史背景
• 1.1.1 数字水印的起源
• 1.1.2 数字水印的国内外研究现状
• 1.1.3 随机共振及其在数字水印中应用发展
• 1.2 研究内容
• 1.2.1 研究的目的
• 1.2.2 当前研究存在的问题
• 1.2.3 本文的研究内容和方法
• 1.3 论文的结构安排
• 第二章 随机共振理论概述
• 2.1 随机共振理论介绍和应用
• 2.1.1 介绍
• 2.1.2 应用
• 2.2 双稳态系统理论和双稳态检测器
• 2.2.1 双稳态系统模型与信噪比
• 2.2.2 双稳态信号处理器模型
• 2.2.3 双稳态信号处理器在信号处理中的应用
• 2.3 本章小结
• 第三章 数字水印概述及其算法研究
• 3.1 数字水印的定义和基本特征
• 3.1.1 定义
• 3.1.2 基本特性
• 3.2 数字水印技术概述
• 3.2.1 数字图像水印技术
• 3.2.2 数字水印的攻击方法
• 3.2.3 数字水印技术的评价体系
• 3.3 数字水印技术的应用和发展方向
• 3.4 数字水印算法的一般原理
• 3.5 数字水印算法分类
• 3.5.1 空间域水印算法
• 3.5.2 变换域水印算法
• 3.5.3 其他算法
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于随机共振理论的数字水印算法研究
• 4.1 应用双稳态检测器的数字多频率水印算法
• 4.1.1 数字水印的嵌入算法
• 4.1.2 数字水印检测模型与检测算法
• 4.2 应用阵列双稳态检测器的数字水印算法
• 4.2.1 数字水印的嵌入算法
• 4.2.2 数字水印检测模型与检测算法
• 4.2.3 实验结果和分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 附录
• 致谢