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面向版权保护的数字水印技术研究
其他题名Study on Digital Watermarking for Copyright Protection
朱新山
学位类型工学博士
导师王阳生
2005-04-23
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业模式识别与智能系统
关键词数字水印 版权保护 扩频水印 鲁棒性 水印容量 Digital Watermarking Digital Copyright Protection Spread Spectrum Watermarking
摘要近几年,随着数字产品的大量使用,版权保护问题变得愈来愈严峻。数字水印作为一种潜在的解决方案,备受青睐。本文重点研究了图像水印不可见性和鲁棒性之间的平衡,基于水印容量分析设计水印以及应用水印进行版权保护的系统方案,以期设计面向版权保护的更加实用的水印算法和系统。 版权保护要求水印具有不可见性和鲁棒性,然而,它们之间是相互矛盾的。要解决这个问题,必须采用合适的感知质量失真度量。我们引入了信噪比、峰值信噪比和由人眼视觉模型得到的恰好明显偏差,并在扩频水印的框架下从理论上分析了如何将他们应用于水印。最优的嵌入方案是在给定失真限制下通过最大化检测值获得的,同时也量化了水印的极限性能,也就是水印检测值的上限。所有的结果都是在一个图像块上导出的,因为小区域上感知质量失真度量能够更好地估计图像质量的失真量。我们还给出了每个图像块上嵌入强度的调整策略,通过这种调整能提升水印的不可见性和鲁棒性。理论分析和实验都表明所提出的算法具有更好的性能。适于版权保护的水印需要嵌入多位信息,水印的容量分析为它的设计提供了必要的理论基础。本文总结了这方面的主要成果并介绍了一种可逼近水印容量的水印,标量 Costa 方案。以此为基础,本文提出了一种自暴露的水印。它利用标量 Costa 方案将有意义的水印信息以块重复方式嵌入到载体信号中,检测过程可剔除载体信号的干扰,只保留水印信息暴露于人眼前。每个块上采用不同的量化步长实现了水印的自适应嵌入。我们以局部信噪比为失真度量,得出了每个块上的最优量化步长并建立了量化步长空间,解决了水印检测需要已知量化步长的问题。相应的,新的码本加密方案能确保水印的安全。实验结果显示提升的标量 Costa 方案能有效抵抗几何攻击。
其他摘要Recently, with wide use of digital product, copyright protection is becoming urgent. Digital watermarking, as a potential resoluble approach, receives much attention. This thesis focuses on the tradeoff between invisibility and robustness of watermarking, capacity analysis based watermarking design and watermarking system for copyright protection. The only purpose is to present more practical watermarking algorithms and systems to protect copyright. Both invisibility and robustness of watermarking are required for copyright protection, but there exists mutual contradiction between them. To solve such a problem, reasonable perceptual quality measure (PQM) must be applied. We introduce signal to noise ratio (SNR), peak signal to noise ratio (PSNR), and just noticeable differences (JND’s) derived from some human visual model (HVM). And the theory on applying them to watermarking is founded in the framework of spread spectrum watermarking (SS). The optimal embedding strategies are acquired through maximizing detection value with the given distortion constraints. Meanwhile, the limit performance is also qualified in the same condition, which upper-bounds detection value. All the results are derived in one image block, for the perceptual quality of small range is estimated better by PQM. The embedding strength in each image block is further adjusted to improve the invisibility and robustness according to the given strategy. Both theoretical analysis and experimental results show the higher performance of the proposed algorithms.
馆藏号XWLW946
其他标识符200218014603240
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/5847
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
朱新山. 面向版权保护的数字水印技术研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院研究生院,2005.
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