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《长春理工大学》 2011年
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基于数字水印的文本信息隐藏方法的研究

吴戈  
【摘要】:进入21世纪,人们对网络逐渐从认识过渡到熟悉,互联网的使用呈爆炸性的增长。通过互联网可以实现各种信息的交流,快捷方便地获得数字信息(影视、文学作品、技术资料等)和在线服务(网银、购物等等)。但事物总是双面的,网络既给人们合法使用提供了方便,同时也使盗版变得更加轻易,因此数字作品的管理、保护不仅成为业界迫切需要解决的问题,而且司法界有效执行版权判定的要求。 文本水印作为一种保护文本数据信息的技术,它的目的是使文本载体中隐藏的信息可以不受侵犯地保留在数据中,并可根据需要随时把水印提取和恢复出来。从而为确定对作品的侵权行为提供有力的证据。由于文本文档在空间域和频率域缺乏足够的冗余,所以在多媒体中应用的隐藏算法难以被直接引入到文本中。早期文本水印是利用字间距、行间距和字体的微小变化可以不被人眼察觉来实现的,一旦遭遇重新排版或者光学字符识别攻击,就会受到严重损坏,导致应用有限。文本作为载体有其特殊性,它属于自然语言范畴。当前基于自然语言处理实现文本信息隐藏日益成为文本水印研究的主要方向,很多研究机构为此投入大量人力物力,到现在为止涌现出大量成果,但还没有形成各方都完全认可的统一标准,这也使自然语言处理领域文本信息隐藏的研究工作极具挑战性。 本文以中文自然语言文本为研究对象,研究了几种在词汇层、句子层进行文本信息隐藏的方法。其主要创新点如下: 提出了一种基于连词替换的文本水印算法。根据混沌系统对初值极端敏感和连词替换后文本语义变化极其微小的特点,通过对原始水印信息进行混沌加密,对同义连词建立同义词替换表,把文本中的连词按照加密信息进行替换以实现水印嵌入,生成含水印文本。其特点是水印嵌入灵活,通过实验证明生成的含水印文本隐蔽性好,对于各种攻击有较强的鲁棒性。 提出一种基于汉字文本中常用字的文本信息隐藏方法。根据汉字常用字在不同文本中出现的频次总体比较稳定的特点,以及“的”字的隐现规则,按照隐秘信息,通过“的”的增删来改变常用字之间字符数量的奇偶值,由此在文本中嵌入水印。其特点是适用范围广,不受文本种类的影响。经过实验证明水印容量大,隐蔽性较好。 提出一种基于文本句子层分析的信息隐藏方法。由于文本中大量存在的与核心词紧密相关SBV(?)ADV和SBV(?)ADV(?)POB句法结构,而这种ADV结构中的副词及POB结构中的介词由于与核心词紧密相关,通常都有很强的表意作用,所以在句子中起着比较重要的作用。基于这个句法特点,采用副词同义词替换和介词同义词替换,并结合混沌加密和序列映射等多重加密方法,实现将信息嵌入到文本中的目的。通过实验与其他相近算法相比,该算法水印容量较大,有较强的鲁棒性和隐蔽性。 提出一种基于文本关键词和汉字常用字的零水印算法。根据零水印不改变原始文本内容,以及某一文本中关键词和汉字常用字出现频次能够反映文本的重要特征,以及在第三方处进行加密及添加时间戳的机制,来实现信息隐藏和版权保护。针对实际中可能出现的对文本的微小改动所造成的排序变化,又增加了拼音排序以加强算法的鲁棒性,实验证明改进算法对各类攻击的抵御能力更强。
【关键词】:信息隐藏 文本水印 连词替换 常用字 句法分析 零水印算法
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP309.7
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-10
  • 目录10-14
  • 第1章 绪论14-19
  • 1.1 引言14-16
  • 1.1.1 水印的历史14-15
  • 1.1.2 水印技术特点15-16
  • 1.1.3 数字水印的起源16
  • 1.2 研究目的与意义16-17
  • 1.3 研究内容与方法17-19
  • 第2章 数字水印及相关技术概述19-34
  • 2.1 信息隐藏19-21
  • 2.1.1 信息隐藏的分类19
  • 2.1.2 信息隐藏的产生和发展19-21
  • 2.2 数字水印21-22
  • 2.2.1 数字水印定义21
  • 2.2.2 数字水印分类21-22
  • 2.2.3 数字水印国内外研究现状22
  • 2.3 数字水印算法22-30
  • 2.3.1 图像水印算法23-25
  • 2.3.2 数字视频水印25-26
  • 2.3.3 数字音频水印26-27
  • 2.3.4 文本水印27-28
  • 2.3.5 水印的检测技术28-30
  • 2.4 数字水印系统的评价30-33
  • 2.4.1 鲁棒性30-31
  • 2.4.2 水印容量31-32
  • 2.4.3 不可见性32-33
  • 2.5 小结33-34
  • 第3章 自然语言信息隐藏34-40
  • 3.1 自然语言简介34
  • 3.2 自然语言信息隐藏的历史与现状34-35
  • 3.3 自然语言信息隐藏35-39
  • 3.3.1 自然语言信息隐藏分类35-36
  • 3.3.2 基于汉字形态学的自然语言水印36
  • 3.3.3 基于语法的自然语言水印36-38
  • 3.3.4 基于生成文本方法的自然语言水印38
  • 3.3.5 基于翻译的自然语言水印38-39
  • 3.3.6 自然语言水印的检测39
  • 3.4 小结39-40
  • 第4章 基于混沌加密和连词替换的文本水印算法40-57
  • 4.1 混沌概述40-41
  • 4.1.1 混沌起源和发展40-41
  • 4.1.2 混沌的基本特征41
  • 4.2 混沌系统的设计41-43
  • 4.2.1 混沌用于水印算法的基本思想41-42
  • 4.2.2 Logistic映射42
  • 4.2.3 混沌加密文本水印的嵌入和提取流程42-43
  • 4.3 基于汉语常用连词的文本水印43-51
  • 4.3.1 基于连词的文本水印的提出43
  • 4.3.2 连词概述43
  • 4.3.3 连词分类及特点43-44
  • 4.3.4 建立连词替换表44-46
  • 4.3.5 水印嵌入规则46-49
  • 4.3.6 水印的嵌入49-50
  • 4.3.7 水印的提取50-51
  • 4.4 实验结果与评测51-55
  • 4.4.1 隐蔽性评测51-53
  • 4.4.2 容量估计53-54
  • 4.4.3 鲁棒性评测54-55
  • 4.5 小结55-57
  • 第5章 基于汉字常用字的文本水印算法57-67
  • 5.1 引言57
  • 5.2 基于常用字的水印算法的提出57-60
  • 5.2.1 汉字常用字特点57
  • 5.2.2 隐藏原理57-60
  • 5.3 水印的嵌入与提取60-64
  • 5.3.1 水印的嵌入算法60-61
  • 5.3.2 水印的提取算法61-64
  • 5.4 实验与算法评测64-66
  • 5.4.1 隐蔽性评测64-65
  • 5.4.2 鲁棒性评测65-66
  • 5.4.3 水印容量评测66
  • 5.5 小结66-67
  • 第6章 基于句法依存分析的文本水印算法67-84
  • 6.1 句法分析67-68
  • 6.1.1 基于规则的方法67
  • 6.1.2 基于统计的方法67-68
  • 6.2 句法依存分析68-72
  • 6.2.1 句法依存概念68-69
  • 6.2.2 句法依存分析的发展与现状69-71
  • 6.2.3 基于句法分析的水印的发展现状71-72
  • 6.3 状中结构(ADV)中副词的分类72-75
  • 6.3.1 程度副词72-73
  • 6.3.2 时间副词73
  • 6.3.3 范围副词73
  • 6.3.4 情态副词73-74
  • 6.3.5 语气副词74
  • 6.3.6 频率副词74
  • 6.3.9 建立常用副词替换表74-75
  • 6.4 介词短语75-76
  • 6.5 算法思想76-78
  • 6.5.1 算法流程76-77
  • 6.5.2 映射算法77-78
  • 6.6 水印的嵌入和提取78-81
  • 6.6.1 水印嵌入算法78-79
  • 6.6.2 水印提取算法79-81
  • 6.7 实验结果81-83
  • 6.7.1 水印容量81
  • 6.7.2 不可见性81-82
  • 6.7.3 鲁棒性82-83
  • 6.8 小结83-84
  • 第7章 基于关键词和常用字的文本零水印方法84-96
  • 7.1 零水印84-86
  • 7.1.1 零水印简介84-86
  • 7.1.2 文本零水印发展现状86
  • 7.2 零水印设计86-89
  • 7.2.1 算法的提出86-87
  • 7.2.2 算法原理87-88
  • 7.2.3 水印的提取过程88-89
  • 7.3 算法改进89-93
  • 7.3.2 算法规则改进90-92
  • 7.3.3 时间戳(Time Stamp)机制92-93
  • 7.4 实验与算法评测93-95
  • 7.4.1 不可见性评测93
  • 7.4.2 水印容量93-94
  • 7.4.3 鲁棒性评测94-95
  • 7.5 小结95-96
  • 第8章 文本数字指纹和电子文件保密技术96-99
  • 8.1 数字指纹96-97
  • 8.1.1 数字指纹技术简介96-97
  • 8.1.2 文本数字指纹97
  • 8.2 电子文件保密技术97-98
  • 8.3 小结98-99
  • 第九章 结论99-102
  • 9.1 论文工作总结99-100
  • 9.2 下一步工作展望100-102
  • 参考文献102-110
  • 致谢110-111
  • 附录A 攻读学位期间成果目录111

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈青;邢晓溪;;格式化文本水印性能评估基准研究[J];计算机应用研究;2014年09期
【参考文献】
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【同被引文献】
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2 朱建红;基于DCT域的自适应彩色图像数字水印技术研究[D];河海大学;2004年
3 张文彬;基于数字水印的图像版权保护系统的设计与实现[D];中南大学;2010年
4 陈军;三维人体运动数字水印算法研究[D];北京邮电大学;2011年
5 王妍芬;基于混沌神经网络的数字水印算法研究[D];中北大学;2011年
6 柴玲;基于小波变换的数字水印理论与实现方法的研究[D];西安电子科技大学;2001年
7 王明照;基于MPEG的数字水印技术研究[D];武汉理工大学;2003年
8 徐天岭;可抗重录音的鲁棒性音频数字水印算法研究[D];北方工业大学;2010年
9 陈涛;基于DCT域的数字图像水印算法研究及应用[D];山东师范大学;2011年
10 李小斌;灰度图象数字水印的研究与应用[D];西北工业大学;2004年
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