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基于联合估计解码的数字水印同步算法研究

王小明  
【摘要】:数字水印技术作为多媒体产权保护的有效手段,已经成为信息隐藏领域的研究热点之一。虽然其研究与应用取得了很大进展,但是针对水印系统的去同步攻击问题仍然是目前数字水印领域的一个难题。去同步攻击破坏水印嵌入与提取的同步性。被攻击后的数字作品中水印仍然存在,但水印信号已经错位,无法正常提取。去同步攻击被认为是水印技术走向应用的瓶颈,数字水印同步技术的研究具有重要的理论和现实意义。 本文针对能够抵抗去同步攻击的数字水印技术这一核心问题展开研究。主要考虑了分数平移和幅度缩放两种攻击。研究了锁相环定时同步、因子图等相关技术,并基于以上技术,提出了抵抗去同步攻击的水印算法。抗攻击算法基于联合估计解码的结构,具有通用解码意义上的最优性。本文的主要工作有: 在研究了普通的基于锁相环的水印同步算法的基础上,进一步研究了不同的插值方式对定时误差检测器跟踪性能的影响,以及对水印解码性能的影响,并且测试了该方法在数据辅助模式、面向判决模式下水印系统的性能。 提出一种基于锁相环的比率抖动调制水印同步算法。水印嵌入器采用比率抖动调制方法,水印检测器采用联合信道参数估计和水印消息解码方法。其中检测器根据比率抖动调制水印的解码结果,调整去同步攻击参数的估计值,再根据估计的参数辅助水印解码,从而提高水印检测性能。实验结果表明,该算法对于抵抗分数平移和幅度缩放两种去同步攻击具有显著效果,提高了水印解码性能。 提出一种基于数据辅助和因子图的去同步攻击参数估计水印算法。在数据辅助模式下,采用因子图方法对幅度缩放攻击参数进行了估计,并根据估计值进行了水印解码。实验结果表明,该算法对于缩放攻击参数的估计具有很好的效果,获得了与已知缩放参数情况下基本一致的水印解码性能。并且文中在只有高斯白噪声的情况下,采用因子图方法对重复码抖动调制水印进行了解码,并与直接进行最大后验概率解码的结果进行了比较。


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