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《武汉理工大学》 2005年
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基于奇异值分解和扩频技术的数字水印算法研究

张小梅  
【摘要】:基于计算机网络的信息交换为多媒体数字作品的使用、传播提供了便利的途径,然而由于数字作品极易被非法复制和篡改,使得数字作品的信息安全保护和版权保护成为迫切需要解决的实际问题。数字水印技术利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性,向数字作品中加入不易察觉但可以判定区分的秘密信息—水印,从而保护数字作品版权或完整性。数字水印技术已经成为解决数字信息安全问题,尤其是数字作品版权保护的一种有效手段,得到广泛的研究和应用。 本文对数字水印的基本理论和国内外关于数字水印的研究现状进行了简要的介绍。在研究扩频技术的原理、特点及其在数字水印领域中的应用和奇异值分解理论的基础上提出了一种全新的基于奇异值分解和扩频技术的数字水印算法。该算法在水印嵌入之前先对水印信息进行置乱,并利用置乱位置作为密钥产生扩频码序列来对置乱后的水印信息进行频谱扩展,这样的预处理可以提高水印信号的保密性,增强水印抵抗恶意攻击的能力。然后将扩频后的水印信息加在载体图像的奇异值分解域中。这样虽然水印原始图像是有意义的,但是嵌入载体图像的水印信号却是无意义的随机序列,极大的提高了系统的保密性。该算法与以往的数字水印方法相比较,致力于对有意义水印的保护,在水印的保密性与鲁棒性上均有显著的提高。由于本文提出的算法采用奇异值分解和扩频技术等综合技术,既提高了水印的保密性,同时又使得水印图像具有很强的稳健性,从而达到版权保护的目的。最后文中提供了基于奇异值分解和扩频技术的数字水印算法的实验结果和相关数据,探讨了水印的能量估计问题,同时给出了彩色图像和长方图像的实验结果。 大量的实验结果表明,用本算法产生的数字水印能保证数字图像的不可见性,并且对常见图像处理均具有很好的鲁棒性,主要表现在低通滤波、中值滤波、维纳滤波、图像加噪,图像裁剪、图像旋转和有损JPEG压缩处理。本论文所提出的算法能适应各种形式的有意义数字水印的嵌入。
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