关联数字水印技术 - Read

1、数字水印技术技术介绍数字水印技术技术介绍关联数字水印技术成都宇飞信息工程有限责任公司成都宇飞信息工程有限责任公司 本文组织演示方式本文组织演示方式首先介绍必要的相关背景。其次介绍本文的主要工作及其理论依据。随后给出本文得到的一些结论最后将为大家演示本文研究形成的软件。关联数字水印技术背背 景景 介介 绍绍()信息隐藏技术与版权保护()数字水印技术的基本特征()基于比较的数字水印技术()基于相关统计的数字水印技术关联数字水印技术信息隐藏与版权保护信息隐藏与版权保护限制机密信息的恶意散布目的不在于限制正常的资料存取，而在于保证隐藏数据不被侵犯和非法重现保证作品的使用不受版权保护要求的影响数字水印技

2、术正是这样一种信息隐藏技术，将版权信息或其他标志版权的信息隐形地嵌入到数据中关联数字水印技术水印分类水印分类：按可见与否：可见水印与不可见水印按水印添加方式：空域水印与频域水印按水印检测方式：水印提取法与水印检测法隐型性稳健性安全可靠性(单向性)水印基本特征：关联数字水印技术基于比较的水印技术水印嵌入过程示意图原始数据I嵌入签字信息S带水印数据I水印检测过程示意图测试数据X原始数据I差异提取信息S签字信息S相似性检测1/0关联数字水印技术基于统计分析的水印技术基于统计分析的水印技术水印嵌入过程示意图原始数据D嵌入签字信息S0特征提取重构单向映射特征集I特征集I带水印数据D签字信息序列S1(注册

3、ID/意义明确的文本)视觉模型Gi (.)关联数字水印技术基于统计分析的水印技术基于统计分析的水印技术水印检测过程示意图检测数据X相关器特征提取单向映射特征集Ix签字信息序列S1签字信息S0(注册ID/意义明确的文本)视觉模型Gi (.)1/0相关值q优化相关信息序列S2关联数字水印技术嵌入与检测的数学描述嵌入与检测的数学描述 1SIGII嵌入：检测：YYYniiVnMnVYq12SIYX关联数字水印技术关联数字水印技术关联数字水印技术关联数字水印技术采用动力混沌方法产生基于相关统计分析所需要的随机数序列，保证随机数序列的随机性，加强水印信息生成过程的单向性。使嵌入载体数据中的水印信息序列和水

4、印嵌入位置序列相关联的方法。保障系统的可靠性。使用双通道水印信息技术。降低检测过程中的误检率。技术介绍关联数字水印技术 基本方案 数据变换 关联随机序列 可靠性分析嵌入过程示意图关联数字水印技术产品输入输出数据变换水印信息嵌入用户信息输入随机序列产生产品数据用户输入数据水印信息数据变换域数据水印信息嵌入水印信息检测水印信息检测检测过程示意图关联数字水印技术产品输入输出数据变换用户信息输入随机序列产生产品数据用户输入数据水印信息数据变换域数据结果解释结果数据水印信息嵌入频域数据Df嵌入特征提取特征集I特征集I水印信息序列S1视觉模型Gi (.)关联数字水印技术数据置换频域数据Df位置信息序列P水

5、印信息检测频域数据Df相关器特征提取特征集I相关值q1相关信息序列Sa关联数字水印技术相关信息序列Sb相关值q2位置信息序列P1/0双通道嵌入的数学描述 1SIGII关联数字水印技术baSSS1 IG双通道检测的数学描述关联数字水印技术111111YYYniiVnMnVYq222122YYYniiVnMnVYqaSIY1bSIY2数据变换关联数字水印技术 在小波变换域添加水印，可以建立符合人类感觉器官的各种听觉、视觉模型，可以定量表达感官能够容许的失真。因此，只要往图像中添加信息引入的失真不超过失真限度，就可以保持加入的不可见水印能量尽可能高，这提高了水印的稳健性。小波变换过程关联数字水印技术

6、二维空域数据f(x,y)按行作一维小波变换按列作一维小波变换fx(x,y)频域数据Df(x,y)二维空域数据f(x,y)按列作一维小波逆变换按行作一维小波逆变换fx(x,y)频域数据Df(x,y)正变换逆变换一维小波变换关联数字水印技术102, 1lmkmjmkjchc102, 1lmkmjmkjcgd低通高通102,102, 1lmkmjmlmkmjmkjdgchc正变换逆变换关联随机序列关联数字水印技术保证水印方案过程的单向性，单向映射。保证水印密码空间足够大，将输入映射到实数空间，且维持映射的唯一性。保证水印密码的不可猜测，提高水印对输入的敏感性，增加水印序列的随机性。关关 联联 措措

7、施施关联数字水印技术采用混沌方法，将输入的密码和个人信息映射到实数空间，以保证密码空间足够大。同一种子产生随机位置序列和水印信息序列，保证系统的关联可靠性。使种子的生成对输入敏感，采用动力混沌方法。采用混沌方法产生序列，以保证序列的随机性。关联过程关联过程(RS)关联数字水印技术密码k明文信息d水印位置序列P水印序列S种子生成随机数种子序列产生种子生成种子生成关联数字水印技术密码信息Ki明文信息Di双人字映射种子Ci序序 列列 生生 成成关联数字水印技术种子人字映射正态变换整数映射正态序列位置序列密码序列位流ki人字映射关联数字水印技术 1 , 11, 0 axaxaxaxxfnnxafx,1

8、双 人 字 映 射关联数字水印技术1 , 11, 0 11axaxaxaxxfxnnnnnn1 , 1, 0 121axaxaxaxxfxnnnnnn0 1 21MMMMCxfCxfseed正 态 变 换关联数字水印技术6121iims整数映射关联数字水印技术, 3 , 2 , 1 ,1intimabapiia,b上的均匀分布随机整数序列:If ki =1 then pi =b -pi可靠性分析关联数字水印技术 单通道水印可靠性 双通道水印可靠性单通道水印可靠性分析关联数字水印技术 包含指定水印不包含指定水印 : :110NSIGIIHNIIHXX基本假定：YYVnMq相关检测方法：结论如下：

9、单通道水印可靠性分析1关联数字水印技术在H0假设下，q服从N (0,1)分布，其可靠性指标可由标准正态积分计算。在H1假设下， q服从N (m,1)分布，m反映相关程度。其中：该检测方法的可靠性严重依赖水印序列长度n。22SIEnVnMmYY双通道可靠性分析双通道可靠性分析关联数字水印技术21iisRR输入通道1通道2输出可靠性框图系统的误检率：该系统在单通道水印基础上，保持了水印序列长度不增加的情况下，降低了系统误检率。系统可靠性提高了一个几何量级。实验分析实验分析关联数字水印技术关联序列可靠性实验水印隐型性实验水印稳健性实验小波基长度对水印性能的影响 本实验以Lena256图像为例，添加水

10、印强度10，水印序列长度为2048。关联序列可靠性关联数字水印技术混沌方法产生的随机数序列极大的改善了水印位置序列的随机性。(参考实验)双通道关联水印技术将水印检测的误检率降低了一个几何量级，极大的提高了水印的可靠性。(参考实验)与常规整数序列对比关联数字水印技术010020030040050051015202530随 机数值随 机数 序 列 号常规方法产生的序列010020030040050051015202530随 机数值随 机数 序 列 号本文产生的序列常规产生序列的傅立叶变换0.00.10.20.30.40.502468频率 ( 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频率 ( Hz)幅 值-500050010000.00.10.20.30.40.5相 位 ()本文产生序列的傅立叶变换误检率比较表误检率比较表关联数字水印技术门限 T误检率 Perr(qT)双通道 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水印隐型性关联数字水印技术隐型性客观标准一般有均方误差(MSE)、信噪比(SNR)、峰值信噪比(PSNR)等指标。主观标准为视觉上是否有明显的区别。编号均方误差信噪比峰值信噪比12.133.544.922.033.845.132.133.644.942.133.544.9下表为Lena256图像的多种水印实验主观图像比较如下图：水印添加前后的图像比较关联数字水印技术原图Lena256256添加水

13、印后的图像MSE=2.1，SNR=33.6，PSNR=44.9水印稳健性关联数字水印技术稳健性指标图像缩放JPEG压缩添加噪声模糊、锐化处理抖动处理及打印处理稳健性指标关联数字水印技术相关检测值q越大，反映该数据中的水印信息越强健。在经过各种处理后的稳健性主要反映为相关检测值q的大小。本文中的q数据为图像的红、绿、蓝三色检测结果，且每个数据为双通道结果的平均值。YYVnMq图像缩放关联数字水印技术相关检测值 q比例因子红绿蓝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压缩关联数字水印技术相关检测值 q品质因子红绿蓝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添加噪声关联数字水印技术添加高斯噪声的带水印图添加均匀噪声的带水印图q =9.0, 10.4, 10.5q =11.4, 12.6, 13.4模糊、锐化处理关联数字水印技术Lena256带水印图像的锐化图像Lena256带水印图像的模糊图像q =7.4, 9.0, 10.0q =16.6, 18.3, 19

15、.5抖动处理及打印处理关联数字水印技术Lena256带水印图像的抖动图像提取的目标图像q =7.7q =8.4小波基长度的影响关联数字水印技术原则上说，小波基长度越长，则其光滑作用越好，水印的各项性能指标也都较好。检测值 q隐形性JPEG 压缩(Q=3)基长度红绿蓝MSESNRPSNR红绿蓝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结论关联数字水印技术l本关联序列的可靠性无论是正向猜测攻击还是逆向数据分析攻击都具有阻断墙作用，其水印检测的可靠性和有效性得到了极大提高。l本文小波方法的使用，使我们能够定量的分析图像中水印信息的能量最优值，使得能够同时保证水印的隐形性和稳健性。l本文对印刷产品的检测研究，可以拓宽水印技术应用领域。从纯数字领域到模拟的自然世界。l本文的随机数序列与常规随机数序列的产生相比较，具有明显的优点。克服了许多以前常规方法的准周期特性。结束关联数字水印技术数字水印技术作为一种信息隐藏技术，是为适应信息隐藏与跟踪需要而诞生的。因此，该技术不同