關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù) - Read

1、數(shù)字水印技術(shù)技術(shù)介紹數(shù)字水印技術(shù)技術(shù)介紹關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)成都宇飛信息工程有限責(zé)任公司成都宇飛信息工程有限責(zé)任公司 本文組織演示方式本文組織演示方式首先介紹必要的相關(guān)背景。其次介紹本文的主要工作及其理論依據(jù)。隨后給出本文得到的一些結(jié)論最后將為大家演示本文研究形成的軟件。關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)背背 景景 介介 紹紹()信息隱藏技術(shù)與版權(quán)保護(hù)()數(shù)字水印技術(shù)的基本特征()基于比較的數(shù)字水印技術(shù)()基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)的數(shù)字水印技術(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)信息隱藏與版權(quán)保護(hù)信息隱藏與版權(quán)保護(hù)限制機(jī)密信息的惡意散布目的不在于限制正常的資料存取，而在于保證隱藏?cái)?shù)據(jù)不被侵犯和非法重現(xiàn)保證作品的使用不受版權(quán)保護(hù)要求的影響數(shù)字水印技

2、術(shù)正是這樣一種信息隱藏技術(shù)，將版權(quán)信息或其他標(biāo)志版權(quán)的信息隱形地嵌入到數(shù)據(jù)中關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)水印分類水印分類：按可見與否：可見水印與不可見水印按水印添加方式：空域水印與頻域水印按水印檢測方式：水印提取法與水印檢測法隱型性穩(wěn)健性安全可靠性(單向性)水印基本特征：關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)基于比較的水印技術(shù)水印嵌入過程示意圖原始數(shù)據(jù)I嵌入簽字信息S帶水印數(shù)據(jù)I水印檢測過程示意圖測試數(shù)據(jù)X原始數(shù)據(jù)I差異提取信息S簽字信息S相似性檢測1/0關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)基于統(tǒng)計(jì)分析的水印技術(shù)基于統(tǒng)計(jì)分析的水印技術(shù)水印嵌入過程示意圖原始數(shù)據(jù)D嵌入簽字信息S0特征提取重構(gòu)單向映射特征集I特征集I帶水印數(shù)據(jù)D簽字信息序列S1(注冊

3、ID/意義明確的文本)視覺模型Gi (.)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)基于統(tǒng)計(jì)分析的水印技術(shù)基于統(tǒng)計(jì)分析的水印技術(shù)水印檢測過程示意圖檢測數(shù)據(jù)X相關(guān)器特征提取單向映射特征集Ix簽字信息序列S1簽字信息S0(注冊ID/意義明確的文本)視覺模型Gi (.)1/0相關(guān)值q優(yōu)化相關(guān)信息序列S2關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)嵌入與檢測的數(shù)學(xué)描述嵌入與檢測的數(shù)學(xué)描述 1SIGII嵌入：檢測：YYYniiVnMnVYq12SIYX關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)采用動(dòng)力混沌方法產(chǎn)生基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析所需要的隨機(jī)數(shù)序列，保證隨機(jī)數(shù)序列的隨機(jī)性，加強(qiáng)水印信息生成過程的單向性。使嵌入載體數(shù)據(jù)中的水印信息序列和水

4、印嵌入位置序列相關(guān)聯(lián)的方法。保障系統(tǒng)的可靠性。使用雙通道水印信息技術(shù)。降低檢測過程中的誤檢率。技術(shù)介紹關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù) 基本方案 數(shù)據(jù)變換 關(guān)聯(lián)隨機(jī)序列 可靠性分析嵌入過程示意圖關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)產(chǎn)品輸入輸出數(shù)據(jù)變換水印信息嵌入用戶信息輸入隨機(jī)序列產(chǎn)生產(chǎn)品數(shù)據(jù)用戶輸入數(shù)據(jù)水印信息數(shù)據(jù)變換域數(shù)據(jù)水印信息嵌入水印信息檢測水印信息檢測檢測過程示意圖關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)產(chǎn)品輸入輸出數(shù)據(jù)變換用戶信息輸入隨機(jī)序列產(chǎn)生產(chǎn)品數(shù)據(jù)用戶輸入數(shù)據(jù)水印信息數(shù)據(jù)變換域數(shù)據(jù)結(jié)果解釋結(jié)果數(shù)據(jù)水印信息嵌入頻域數(shù)據(jù)Df嵌入特征提取特征集I特征集I水印信息序列S1視覺模型Gi (.)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)數(shù)據(jù)置換頻域數(shù)據(jù)Df位置信息序列P水

5、印信息檢測頻域數(shù)據(jù)Df相關(guān)器特征提取特征集I相關(guān)值q1相關(guān)信息序列Sa關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)相關(guān)信息序列Sb相關(guān)值q2位置信息序列P1/0雙通道嵌入的數(shù)學(xué)描述 1SIGII關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)baSSS1 IG雙通道檢測的數(shù)學(xué)描述關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)111111YYYniiVnMnVYq222122YYYniiVnMnVYqaSIY1bSIY2數(shù)據(jù)變換關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù) 在小波變換域添加水印，可以建立符合人類感覺器官的各種聽覺、視覺模型，可以定量表達(dá)感官能夠容許的失真。因此，只要往圖像中添加信息引入的失真不超過失真限度，就可以保持加入的不可見水印能量盡可能高，這提高了水印的穩(wěn)健性。小波變換過程關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)

6、二維空域數(shù)據(jù)f(x,y)按行作一維小波變換按列作一維小波變換fx(x,y)頻域數(shù)據(jù)Df(x,y)二維空域數(shù)據(jù)f(x,y)按列作一維小波逆變換按行作一維小波逆變換fx(x,y)頻域數(shù)據(jù)Df(x,y)正變換逆變換一維小波變換關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)102, 1lmkmjmkjchc102, 1lmkmjmkjcgd低通高通102,102, 1lmkmjmlmkmjmkjdgchc正變換逆變換關(guān)聯(lián)隨機(jī)序列關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)保證水印方案過程的單向性，單向映射。保證水印密碼空間足夠大，將輸入映射到實(shí)數(shù)空間，且維持映射的唯一性。保證水印密碼的不可猜測，提高水印對(duì)輸入的敏感性，增加水印序列的隨機(jī)性。關(guān)關(guān) 聯(lián)聯(lián) 措措

7、施施關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)采用混沌方法，將輸入的密碼和個(gè)人信息映射到實(shí)數(shù)空間，以保證密碼空間足夠大。同一種子產(chǎn)生隨機(jī)位置序列和水印信息序列，保證系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)可靠性。使種子的生成對(duì)輸入敏感，采用動(dòng)力混沌方法。采用混沌方法產(chǎn)生序列，以保證序列的隨機(jī)性。關(guān)聯(lián)過程關(guān)聯(lián)過程(RS)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)密碼k明文信息d水印位置序列P水印序列S種子生成隨機(jī)數(shù)種子序列產(chǎn)生種子生成種子生成關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)密碼信息Ki明文信息Di雙人字映射種子Ci序序 列列 生生 成成關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)種子人字映射正態(tài)變換整數(shù)映射正態(tài)序列位置序列密碼序列位流ki人字映射關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù) 1 , 11, 0 axaxaxaxxfnnxafx,1

8、雙 人 字 映 射關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)1 , 11, 0 11axaxaxaxxfxnnnnnn1 , 1, 0 121axaxaxaxxfxnnnnnn0 1 21MMMMCxfCxfseed正 態(tài) 變 換關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)6121iims整數(shù)映射關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù), 3 , 2 , 1 ,1intimabapiia,b上的均勻分布隨機(jī)整數(shù)序列:If ki =1 then pi =b -pi可靠性分析關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù) 單通道水印可靠性 雙通道水印可靠性單通道水印可靠性分析關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù) 包含指定水印不包含指定水印 : :110NSIGIIHNIIHXX基本假定：YYVnMq相關(guān)檢測方法：結(jié)論如下：

9、單通道水印可靠性分析1關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)在H0假設(shè)下，q服從N (0,1)分布，其可靠性指標(biāo)可由標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)積分計(jì)算。在H1假設(shè)下， q服從N (m,1)分布，m反映相關(guān)程度。其中：該檢測方法的可靠性嚴(yán)重依賴水印序列長度n。22SIEnVnMmYY雙通道可靠性分析雙通道可靠性分析關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)21iisRR輸入通道1通道2輸出可靠性框圖系統(tǒng)的誤檢率：該系統(tǒng)在單通道水印基礎(chǔ)上，保持了水印序列長度不增加的情況下，降低了系統(tǒng)誤檢率。系統(tǒng)可靠性提高了一個(gè)幾何量級(jí)。實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)關(guān)聯(lián)序列可靠性實(shí)驗(yàn)水印隱型性實(shí)驗(yàn)水印穩(wěn)健性實(shí)驗(yàn)小波基長度對(duì)水印性能的影響 本實(shí)驗(yàn)以Lena256圖像為例，添加水

10、印強(qiáng)度10，水印序列長度為2048。關(guān)聯(lián)序列可靠性關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)混沌方法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)序列極大的改善了水印位置序列的隨機(jī)性。(參考實(shí)驗(yàn))雙通道關(guān)聯(lián)水印技術(shù)將水印檢測的誤檢率降低了一個(gè)幾何量級(jí)，極大的提高了水印的可靠性。(參考實(shí)驗(yàn))與常規(guī)整數(shù)序列對(duì)比關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)010020030040050051015202530隨 機(jī)數(shù)值隨 機(jī)數(shù) 序 列 號(hào)常規(guī)方法產(chǎn)生的序列010020030040050051015202530隨 機(jī)數(shù)值隨 機(jī)數(shù) 序 列 號(hào)本文產(chǎn)生的序列常規(guī)產(chǎn)生序列的傅立葉變換0.00.10.20.30.40.502468頻率 ( Hz)幅 值02004006000.00.10.20.3

11、0.40.5相 位 ()0.00.10.20.30.40.50.00.51.01.52.0頻率 ( Hz)幅 值-500050010000.00.10.20.30.40.5相 位 ()本文產(chǎn)生序列的傅立葉變換誤檢率比較表誤檢率比較表關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)門限 T誤檢率 Perr(qT)雙通道 Perr(qT)10.31730.100720.04552.07e-330.00277.29e-646.33e-54.007e-955.73e-73.28e-1361.97e-93.88e-1872.56e-126.55e-2481.24e-151.54e-3092.26e-195.11e-38101.52e-

12、232.31e-46113.82e-281.46e-55123.55e-331.26e-65131.22e-381.49e-76141.56e-442.43e-88157.34e-515.39e-101水印隱型性關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)隱型性客觀標(biāo)準(zhǔn)一般有均方誤差(MSE)、信噪比(SNR)、峰值信噪比(PSNR)等指標(biāo)。主觀標(biāo)準(zhǔn)為視覺上是否有明顯的區(qū)別。編號(hào)均方誤差信噪比峰值信噪比12.133.544.922.033.845.132.133.644.942.133.544.9下表為Lena256圖像的多種水印實(shí)驗(yàn)主觀圖像比較如下圖：水印添加前后的圖像比較關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)原圖Lena256256添加水

13、印后的圖像MSE=2.1，SNR=33.6，PSNR=44.9水印穩(wěn)健性關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)穩(wěn)健性指標(biāo)圖像縮放JPEG壓縮添加噪聲模糊、銳化處理抖動(dòng)處理及打印處理穩(wěn)健性指標(biāo)關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)相關(guān)檢測值q越大，反映該數(shù)據(jù)中的水印信息越強(qiáng)健。在經(jīng)過各種處理后的穩(wěn)健性主要反映為相關(guān)檢測值q的大小。本文中的q數(shù)據(jù)為圖像的紅、綠、藍(lán)三色檢測結(jié)果，且每個(gè)數(shù)據(jù)為雙通道結(jié)果的平均值。YYVnMq圖像縮放關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)相關(guān)檢測值 q比例因子紅綠藍(lán)0.912.414.515.50.810.712.413.50.79.110.711.70.66.57.68.60.54.96.26.60.43.03.84.20.32.0

14、2.22.4JPEG壓縮關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)相關(guān)檢測值 q品質(zhì)因子紅綠藍(lán)13.83.84.025.35.65.636.16.66.646.87.27.357.58.08.268.58.99.279.610.310.5811.512.112.5913.113.914.61015.516.417.3添加噪聲關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)添加高斯噪聲的帶水印圖添加均勻噪聲的帶水印圖q =9.0, 10.4, 10.5q =11.4, 12.6, 13.4模糊、銳化處理關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)Lena256帶水印圖像的銳化圖像Lena256帶水印圖像的模糊圖像q =7.4, 9.0, 10.0q =16.6, 18.3, 19

15、.5抖動(dòng)處理及打印處理關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)Lena256帶水印圖像的抖動(dòng)圖像提取的目標(biāo)圖像q =7.7q =8.4小波基長度的影響關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)原則上說，小波基長度越長，則其光滑作用越好，水印的各項(xiàng)性能指標(biāo)也都較好。檢測值 q隱形性JPEG 壓縮(Q=3)基長度紅綠藍(lán)MSESNRPSNR紅綠藍(lán)211.012.614.82.233.344.63.83.84.5412.414.216.02.133.544.84.44.54.9613.614.716.42.133.644.95.25.05.4814.114.816.52.133.644.95.75.75.91014.115.617.22.133.64

16、4.96.06.26.41214.316.417.72.133.644.96.16.66.61414.215.917.22.133.644.95.96.16.31613.614.716.52.133.644.95.15.15.61813.214.416.12.133.644.94.95.05.62013.515.216.72.133.644.95.05.45.9結(jié)論關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)l本關(guān)聯(lián)序列的可靠性無論是正向猜測攻擊還是逆向數(shù)據(jù)分析攻擊都具有阻斷墻作用，其水印檢測的可靠性和有效性得到了極大提高。l本文小波方法的使用，使我們能夠定量的分析圖像中水印信息的能量最優(yōu)值，使得能夠同時(shí)保證水印的隱形性和穩(wěn)健性。l本文對(duì)印刷產(chǎn)品的檢測研究，可以拓寬水印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。從純數(shù)字領(lǐng)域到模擬的自然世界。l本文的隨機(jī)數(shù)序列與常規(guī)隨機(jī)數(shù)序列的產(chǎn)生相比較，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)?？朔嗽S多以前常規(guī)方法的準(zhǔn)周期特性。結(jié)束關(guān)聯(lián)數(shù)字水印技術(shù)數(shù)字水印技術(shù)作為一種信息隱藏技術(shù)，是為適應(yīng)信息隱藏與跟蹤需要而誕生的。因此，該技術(shù)不同