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基于混沌的数字水印技术及其在军事通信中的应用研究

罗建禄  
【摘要】: 本文主要对离散余弦变换域(DCT)数字水印算法以及数字水印技术在军事保密通信系统中的应用等方面做了一些研究工作。 本文通过对数字水印技术特点和发展现状的分析,在研究国内外提出的数字图像水印算法的基础上,对现有的离散余弦变换域的数字水印算法进行了研究。针对现有算法在载体图像中嵌入的隐藏信息数据量小,安全性不高,不能够满足军事隐蔽通信要求的不足提出了算法改进措施,提出了一个新的基于混沌的DCT域数字图像盲水印算法。技术方面,重点对混沌加密和嵌入方法进行了研究和分析,新提出的水印嵌入和提取方法均以算术模运算为基础。运用常用的图像处理操作对嵌入水印后的图像进行攻击,结果显示本算法对JPEG有损压缩、噪声和裁剪攻击具有较强的稳健性;对其他几何攻击抵抗力较弱。分析模的取值对算法的影响可以发现,模的取值越大,嵌入水印后的图像视觉不可见性越差,但提取出的水印效果越好。为了提高算法的随机性和安全性,引进了混沌技术。混沌序列由于形式简单、对初始值敏感、轨道的不确定性等特点正逐渐成为加密技术的重要方法。混沌序列在本文中主要有如下应用:第一,对原始水印进行置乱加密。仿真实验结果表明,加密后的水印与原始水印的相关性很小。从安全的角度考虑,在一般情况下,很难从一段有限长度的序列中推断出混沌序列的初始条件。其二,改变将水印信息嵌入到连续的DCT频率系数矩阵的通常做法,而是用混沌序列来选择DCT频率系数矩阵。这样不仅提高了算法的随机性和安全性,而且对大面积的裁剪攻击也具有较好的稳健性。文中给出了仿真实验结果及相关数据。 在本文最后给出了基于数字水印技术的军事通信系统设计方案,提出了该方案的结构框图、主要功能、主要特点和系统的开发工具及运行环境。


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