基于扩频机制的小波域数字图像水印研究

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随着数字时代的到来,媒体内容的形式逐渐由模拟向数字转变,而模拟内容和数字内容的本质区别是:首先是模拟内容与介质相关,而数字内容与介质无关;其次是数字内容可以克服内容短缺,复制非常简单不会降低内容质量,而且内容传输需要的带宽较低;最后且最重要的是数字技术大大促进了新商务模式的产生和发展。数字技术使得多媒体信息如图像、文本、音频和视频等的存储、复制和传播变得非常方便。但由此引发的盗版问题和版权纷争也成为日益严重的社会问题。现有的版权保护系统多采用密码认证技术如DVD光盘的安全密码。然而,仅仅采用密码技术并不能完全解决版权保护问题,密码技术仅能在数据从发送者到接受者的传输过程中进行数据的加密保护,它并不能帮助销售者监视合法用户如何处理解密后的内容即密码技术只能保护传输中的内容,内容一旦被解密就不再具有保护作用。为了解决密码技术在数据保护方面的不足,一种新的有效的数字版权保护和数据安全维护技术------数字水印得到了发展。扩频作为一种新型的通信方式,具有抗干扰、抗噪声、低功率谱密度、保密性好等优点。它利用伪随机序列对被传输信号进行频谱扩展,使之占有的信道带宽远远超过其在一般通信意义下所必需的最小带宽。在接收端利用同一伪随机序列对接收信号进行同步相关处理以解扩和恢复数据。扩频技术中使用的伪随机序列具有类似白噪声的性质,相关函数具有尖锐特性,因此易于从其它信号或干扰中分离出来,具有优良的抗干扰性。伪随机序列通常由二进制移位寄存器产生,而m序列是最常用的性能优良的伪随机序列。m序列优点是容易产生,自相关特性好,且是伪随机的。针对短m序列保密性较差和DWT域抗剪切、平移和压缩能力较差,本文首先用伪随机序列(m序列)作为扩频码,对原始水印信息进行周期延拓扩频和加密,在充分考虑人眼视觉特性的基础上确定扩频水印在小波变换域的嵌入位置和强度,扩频序列的选取决定了所选用的小波变换域最大系数的个数以及水印的密钥序列。理论数据与实验结果表明本文所提出的算法在几何失真攻击和常见的信号处理及各种滤波等方面具有很强的鲁棒性,尽管平移时有一定局限性,但仍可以较好检测出嵌入的水印。
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