数字水印技术及应用研究

【摘要】： 随着互联网的普及和数字技术的广泛应用，数字产品变得极大丰富并且传播便捷，同时版权保护问题也日益突出。传统的信息安全技术在数字产品版权保护方面存在的不足，促成了数字水印技术的发展。数字水印技术将数字水印隐藏于数字媒体中，以便在版权纠纷中为版权所有者提供版权证明。鲁棒性和隐蔽性是版权保护数字水印的一般特点，盲提取能力能方便数字水印技术的应用。本文针对数字水印技术的特点及其应用作了以下探索和研究： 1．提出了基于模板匹配的鲁棒性数字水印方案。该方案依照模板，将数字水印嵌入到图像的小波变换域，实现了数字水印提取过程的自同步和盲提取。在提取数字水印前，通过对宿主图像的锐化处理，能够显著改善数字水印的提取精度，并且能够提高数字水印抗图像处理和有损压缩等攻击的能力。 2．提出了图像归一化特征区域数字水印方案。该方案消除了基于不变矩的图像归一化(MIBIN)在数字水印技术应用中的问题。在数字水印技术中，MIBIN被用于应对几何变换攻击，但诸如嵌入的数字水印、灰度直方图调整、图像的少量剪切等因素影响归一化图像的稳定性，从而影响数字水印的提取，降低数字水印的鲁棒性。从MIBIN的原理出发分析了上述问题，并在该方案中给出了解决方法。 3．提出了基于支持向量机(SVM)的数字水印方案。借助SVM良好的学习能力和推广能力，该方案提高了数字水印的鲁棒性，并且实现了不依赖任何辅助信息的数字水印盲提取。该方案利用了数字水印的提取与模式识别的内在相似性，设计了适合于SVM应用的数字水印嵌入和提取方法，分析了SVM的核函数及其参数选取在水印提取效果方面的表现。 4．提出了对视频具有双重保护的数字水印方案。从视频编码原理出发，分析了在视频中嵌入数字水印后，数字水印和视频之间的相互影响，由此得出了视频重建误差(VRE)的产生和消除机制。该方案利用这种机制提高了数字水印的鲁棒性，并且对视频提供双重保护，既能够由数字水印提供版权证明，同时又利用VRE直接保护视频内容。 5．提出了以存储为中心的网上交易与认证结构，以及该结构下的数字水印协议。解决了数字水印协议中数字产品信息和交易信息的存储问题，保障了数字产品和交易记录存储的一致性，便于集中管理信息，克服了Buyer-Seller水印协议中的若干安全问题，而且使子协议之间的划分更清晰。 6．提出了数字水印空间概念，通过改进离散空间静态目标的最优搜索模型和求解方法，建立了数字水印空间中多副本水印的最优提取序列。多副本数字水印方案能够全面提高数字水印的鲁棒性，但是受到攻击后不能确定哪个数字水印副本存在，如果采用穷尽搜索的方式会花费大量时间，而最优提取序列能使提取到数字水印的期望时间最小。