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《西北工业大学》 2003年
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信息安全中的数字水印技术研究

张志明  
【摘要】: 基于计算机和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的特性,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(Digital Watermarking)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(Watermark),水印可以是一段文字、标识、ID序列号等,从而保护数字作品版权或完整性。数字水印技术已经成为数字信息安全问题,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。 本文主要探讨网络信息安全中的数字图像水印技术,介绍了数字水印的研究背景、基本原理、应用领域以及当前国内外的发展状况,文中结合混沌技术、SVD变换、神经网络和差错控制编码等技术提出了多种不同类型水印算法方案,它们分别是:混沌技术在数字水印技术中的应用;SVD变换域中的数字水印方案;基于神经网络和纠错编码应用的稳健性增强方案。这几种数字水印(原理)方案涵盖了图像数字水印的主要方面,能够满足各种应用领域的实际要求。 本文利用HVS人类视觉系统模型,提出了图像内容自适应的数字水印算法,分别实现了时空域中的统计原理水印算法和DCT变换域中的有意义水印算法。混沌序列在这两类算法中分别作为随机水印信号发生器和二值图像水印的混沌加密手段,具有安全性高、形式简单的优点;利用HVS特性,分别在时空域和DCT频率变换域中计算图像内容的自适应嵌入强度,增强了算法的稳健性;水印的嵌入和检测计算复杂度小,算法简单。 本文基于图像矩阵的SVD奇异值分解特性分析,提出了在新的SVD变换域中进行的数字水印算法,水印信息嵌入到分块变换的最大奇异值分量系数中,应用混沌变换加密和空域置换,改善了空域性能,安全性高;利用图像分块矩阵的奇异值分解稳定性好的特点,采用图像内容自适应方法计算水印的嵌入强度,增强了算法的稳健性;采用二值图像作为有意义水印进行嵌入和检测,水印在感知上是可视的。根据实际应用目的的不同,提出了两类水印方案,一种为稳健性较强的非盲水印方案,另外一种为采用系数量化技术实现的盲水印嵌入/提取方案。最后,通过实验验证了本文 万尹了尹头掌博士学位论文 所设计的水印方案的隐形性和稳健性。 本文针对现有的数字水印系统中最重要的性能一稳健性和隐形性(载 体对象的降质)这两个互相矛盾的性能指标的分析,提出了两种不同原理 的解决方案,嵌入大容量的水印(二值标志图像)信息数据。本文在保证 水印不可见性的基础上和载体图像的允许降质范围内,利用RBF神经网络 技术实现数字水印信息的最大强度嵌入以增强数字水印抵御各种恶意攻 击的稳健性;在通信论和信息论模型基础上,引入ECC(差错控制编码) 技术降低水印的误码率,使得提取水印信息更加可靠,使可能的水印攻击 变得更加困难,从而获得更好的水印稳健性和可靠性。实验结果说明,本 文所提出的原理性方案可以推广应用到不同类型和变换域的数字水印系 统中。 最后,本文对全文内容和研究成果作了一个概要的回顾,介绍了论文 的创新点,并对未来值得关注的研究和发展方向作了简单讨论和预测。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP309

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张磊;王丽娜;王德军;;一种网页防篡改的系统模型[J];武汉大学学报(理学版);2009年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹力;网页防篡改系统在校园网中的应用研究[D];河北科技大学;2011年
2 李红丽;多重数字水印的研究和实现[D];新疆大学;2011年
3 唐瑶;基于图象的数字指纹技术研究[D];西北工业大学;2006年
4 郑文生;图像置乱及基于奇异值分解的水印算法研究[D];西南交通大学;2007年
5 武鲁英;基于变换域的双数字水印的研究[D];山东师范大学;2008年
6 张绚蕾;数字水印算法研究[D];西安理工大学;2008年
7 董冰峰;基于彩色图像的数字水印算法研究[D];上海交通大学;2010年
8 张振华;基于LAMP平台架构的网页防篡改系统设计与实现[D];北京邮电大学;2010年
9 王坤;基于DWT的彩色图像数字水印算法的研究[D];山东师范大学;2010年
10 柴志刚;网站防篡改系统研究与实现[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 蒋刚毅,郁梅,郁伯康;一种基于空间域的彩色图像水印算法[J];计算机工程与应用;2002年01期
9 张志明,王磊,徐乃平;信息隐藏技术中的数字水印研究[J];计算机工程与应用;2002年23期
10 张志明,李蓉艳,王磊;基于混沌变换的SVD图像水印算法[J];计算机工程与应用;2003年16期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 董立峰;宋芙蓉;;黄河三角洲地区城镇体系分形研究[J];安徽农业科学;2008年35期
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7 郑江云;;基于信噪比的完全自适应灰度图像水印算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年04期
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10 师云秋,王锡钢;网上办公系统的安全防范技术[J];鞍山师范学院学报;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李环;华宇宁;冯敏;;基于改进小波变换的音频水印算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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3 刘南;范京;;振动传感电缆报警信号处理技术[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
4 李欣;林代茂;;一种基于标签排序的Swf文件版权保护方法[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
5 宋辉;孔祥维;尤新刚;;基于“价值冗余”的隐密术分析[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
6 徐达文;王让定;;基于分块三维小波变换的盲视频水印算法[A];第七届全国信息隐藏暨多媒体信息安全学术大会论文集[C];2007年
7 金鑫;肖俊;王颖;;基于归一化的抗几何攻击三维模型水印算法[A];第七届全国信息隐藏暨多媒体信息安全学术大会论文集[C];2007年
8 常锁安;齐世举;姚康泽;常青;;雷达景象匹配图像特征度量空间[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
9 叶红兵;弟宇鸣;邱晓林;李天柁;;核径迹图像噪声分析和消除方法研究[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2006年
10 黄福莹;李丽;;一种基于DWT的非自适应数字水印算法及其MATLAB实现[A];广西计算机学会2009年年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈雪松;音频数字水印算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张明;电能质量扰动相关问题研究[D];华中科技大学;2010年
3 朱少敏;多媒体数字水印若干关键算法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
4 彭宏;基于机器学习方法的数字音频水印技术研究[D];电子科技大学;2010年
5 曾宪庭;基于图像的无损信息隐藏技术研究[D];浙江大学;2010年
6 李卓;图像信息隐藏与隐写分析算法的研究[D];浙江大学;2010年
7 刘翠卿;纠错码信息隐藏的理论与应用研究[D];解放军信息工程大学;2007年
8 程文聪;面向大规模网络安全态势分析的时序数据挖掘关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 刘丽丽;基于采样模型的多维矢量矩阵DCT整数变换编解码器研究[D];吉林大学;2011年
10 王丽云;抗几何攻击的视频水印算法研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈红娟;基于Turbo码实现BMP图像的信息隐藏研究[D];郑州大学;2010年
2 侯春玲;公安IP视频会议系统终端的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐雯;VDR音频数据数字水印算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 欧阳杰;基于灰度图像的信息隐藏算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陈海艳;分数阶混沌系统的同步控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 于凤楠;双谱分析方法在水下目标特征提取中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 兰世爽;基于SIFT特征点的抗几何攻击数字水印研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 刘波;基于C/S架构的嵌入式家庭媒体中心控制管理系统的设计与实现[D];中国海洋大学;2010年
9 魏雯;基于小波变换和HVS的彩色图像水印算法研究[D];苏州大学;2010年
10 沈翀;基于灰度梯度共生矩阵最大熵估计的盲视频水印算法[D];苏州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 盖玲;;防网页篡改技术比较分析[J];图书与情报;2007年01期
2 徐亚妮,韩力群,赵霞;64位LINUX文件系统的分析及优化设计方案[J];北京工商大学学报(自然科学版);2002年01期
3 范建华;宋云波;;基于文件过滤驱动和事件触发的网页防篡改机制[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年12期
4 邢东旭;王静宇;谭跃生;陈健;;一种基于linux软中断机制的计费网关系统[J];大连理工大学学报;2005年S1期
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7 刘旻昊;孙堡垒;郭云彪;周琳娜;张茹;钮心忻;;文本数字水印技术研究综述[J];东南大学学报(自然科学版);2007年S1期
8 张莉华;陈萍;;基于Arnold变换的信息隐藏算法研究[J];电脑开发与应用;2007年11期
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10 刘大勇;校园网站网页防篡改技术研究与应用[J];电脑知识与技术;2005年20期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 戴跃伟;信息隐藏技术的理论及应用研究[D];南京理工大学;2002年
2 张小华;基于数字水印的图像认证技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
3 张达治;数字水印算法研究[D];吉林大学;2006年
4 庞晓红;图像数字水印理论与技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 李京兵;基于变换域抗几何攻击数字水印算法研究[D];重庆大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔺鹏;基于小波变换的彩色图像数字水印技术的研究[D];兰州理工大学;2005年
2 李蓓;一种抗几何变换的鲁棒数字水印方案[D];华中师范大学;2006年
3 盛爱荣;静态图像数字水印研究[D];浙江大学;2006年
4 谭秀湖;图像数字水印算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 易学良;基于置乱和奇异值分解的数字水印算法的研究与应用[D];湘潭大学;2006年
6 陈红娟;基于小波变换的数字水印技术研究[D];成都理工大学;2007年
7 余婷婷;嵌入式文件系统的研究与设计[D];武汉理工大学;2007年
8 王斌;安全共享文件系统的研究与实现[D];华东师范大学;2008年
9 魏玲;基于小波变换的图像数字水印算法研究[D];山东师范大学;2008年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乌蓓华;陈婷;;校园网安全防护中网页防篡改系统的应用策略研究[J];电信科学;2010年S2期
2 王海涛;杜宏伟;;网站内容安全防护技术浅析[J];信息化研究;2010年12期
3 王勇;何倩;何胜韬;;基于文件过滤驱动的网页防篡改方法研究[J];桂林电子科技大学学报;2010年05期
4 赵帮;何倩;王勇;姚琳琳;;基于LZMA和多版本的网页防篡改备份恢复机制[J];计算机应用;2012年07期
5 米兰·黑娜亚提;张立强;张焕国;;新疆广播电视大学网络教学平台课程个性化学习系统的设计与安全机制研究[J];武汉大学学报(理学版);2010年04期
6 王红旗;;数字水印技术的研究现状与展望[J];网络财富;2010年06期
7 罗跃国;;一种网页防篡改技术在校园网中的实现[J];西安文理学院学报(自然科学版);2011年01期
8 徐竹冰;;网站应用层安全防护体系[J];计算机系统应用;2012年01期
9 冶忠林;王相龙;;网页防篡改和自动恢复系统[J];计算机系统应用;2012年02期
10 王东红;迟言;;实时动态密钥的加密存储网方案研究[J];信息与电脑(理论版);2011年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 邵昌旭;基于ARM及嵌入式Linux的线切割数控系统原型[D];上海交通大学;2011年
3 粱兴开;基于脚本安全的防御技术研究[D];杭州电子科技大学;2012年
4 朱彦;基于Windows平台的网页审计保护系统的设计与实现[D];上海交通大学;2009年
5 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
6 李昌;Web应用安全防护技术研究与实现[D];中南大学;2010年
7 严承;Web服务器安全监测系统的研究与开发[D];中南大学;2010年
8 董冰峰;基于彩色图像的数字水印算法研究[D];上海交通大学;2010年
9 王坤;基于DWT的彩色图像数字水印算法的研究[D];山东师范大学;2010年
10 万唯一;基于数字水印的网页防篡改技术研究[D];西南交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韦志辉,秦鹏,欧阳宏彬,富煜清;基于小波域中视觉门限模型的数字水印技术[J];东南大学学报;1998年05期
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5 朱淼良,邱瑜;移动代理系统综述[J];计算机研究与发展;2001年01期
6 陈明奇,钮心忻,杨义先;基于小波变换及矢量量化的隐像术[J];计算机研究与发展;2001年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 王慧琴,李人厚;基于人类视觉系统的数字水印技术的理论框架[J];计算机工程;2002年09期
7 周熠;图像数字水印中的小波变换技术研究[J];计算机与数字工程;2004年02期
8 高仕龙;基于复小波变换和奇异值分解的数字水印[J];乐山师范学院学报;2004年12期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵学军;李鹏;宁书年;;基于DHT的彩色图像自适应水印算法[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
2 林琦;王丽娜;董晓梅;于戈;申德荣;;MPEG视频信息中的数字水印研究与实现[A];第十九届全国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2002年
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5 王巧龙;王钲旋;许志闻;;一个基于相似变换不变性的数字水印算法[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
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7 姚志强;林崧;潘日晶;姚秀芳;;基于B样条方法的数字水印[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
8 王伟;李岩;;一种鲁棒性的2D矢量图形水印算法[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
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10 孔祥维;杨德礼;胡祥培;;数字水印和数字产品的版权保护[A];管理科学与系统科学研究新进展——第6届全国青年管理科学与系统科学学术会议暨中国科协第4届青年学术年会卫星会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 未名;数字水印防伪新招[N];金融时报;2003年
2 赵伟峰;数字水印还能走多远[N];中国商报;2009年
3 许洁;数字水印[N];中国计算机报;2002年
4 记者费伟伟;数字水印玄机多[N];人民日报;2003年
5 邹潇湘;数字水印加密技术[N];中国计算机报;2002年
6 ;数字水印——藏起来的信息[N];计算机世界;2001年
7 本报记者 王源;音乐里“暗藏”着文章[N];科技日报;2003年
8 ;数字水印与防伪技术[N];计算机世界;2001年
9 ;数字水印印刷防伪研究与应用现状[N];计算机世界;2001年
10 ;数字水印应用于印刷防伪[N];计算机世界;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张志明;信息安全中的数字水印技术研究[D];西北工业大学;2003年
2 邓铭辉;抗几何攻击的鲁棒数字水印技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 孙树森;三维模型数字水印技术及防重构技术研究[D];浙江大学;2006年
4 曾高荣;数字水印的鲁棒性评测建模和算法研究[D];北京交通大学;2010年
5 杜江;信息隐藏与数字水印技术研究[D];西安电子科技大学;2001年
6 温泉;多媒体数字水印的鲁棒性和不可感知性研究[D];吉林大学;2005年
7 杨付正;数字视频客观质量评估方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
8 李健;抗几何攻击的数字图像水印技术的研究[D];南京理工大学;2009年
9 彭军;混沌在网络信息安全中的应用研究[D];重庆大学;2003年
10 周四清;数字水印理论及应用研究[D];华南理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛小潭;数字水印算法研究及在图像中的应用[D];福州大学;2002年
2 杨加福;基于小波变换的数字图像水印的研究[D];中南大学;2008年
3 丁仲昌;抗共谋攻击数字指纹系统的研究[D];南京理工大学;2009年
4 傅茂洺;数字水印技术[D];四川大学;2003年
5 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
6 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
7 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
8 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
9 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
10 王明照;基于MPEG的数字水印技术研究[D];武汉理工大学;2003年
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