数字水印技术技术介绍.ppt

数字水印技术技术介绍,关联数字水印技术,成都宇飞信息工程有限责任公司,本文组织演示方式,首先介绍必要的相关背景。 其次介绍本文的主要工作及其理论依据。 随后给出本文得到的一些结论 最后将为大家演示本文研究形成的软件。,关联数字水印技术,背 景 介 绍,()信息隐藏技术与版权保护 ()数字水印技术的基本特征 ()基于比较的数字水印技术 ()基于相关统计的数字水印技术,关联数字水印技术,信息隐藏与版权保护,限制机密信息的恶意散布 目的不在于限制正常的资料存取，而在于保证隐藏数据不被侵犯和非法重现 保证作品的使用不受版权保护要求的影响 数字水印技术正是这样一种信息隐藏技术，将版权信息或其他标志版权的信息隐形地嵌入到数据中,关联数字水印技术,水印分类：,按可见与否：可见水印与不可见水印 按水印添加方式：空域水印与频域水印 按水印检测方式：水印提取法与水印检测法,隐型性 稳健性 安全可靠性(单向性),水印基本特征：,关联数字水印技术,基于比较的水印技术,关联数字水印技术,基于统计分析的水印技术,水印嵌入过程示意图,原始数据D,嵌入,签字信息S0,特征提取,重构,单向映射,特征集I,特征集I,带水印数据D,签字信息 序列S1,(注册ID/意义明确的文本),视觉模型 Gi (.),关联数字水印技术,基于统计分析的水印技术,水印检测过程示意图,检测数据X,相关器,特征提取,单向映射,特征集Ix,签字信息 序列S1,视觉模型 Gi (.),1/0,相关值q,优化,相关信息 序列S2,关联数字水印技术,嵌入与检测的数学描述,嵌入：,检测：,关联数字水印技术,关联数字水印技术,关联数字水印技术,采用动力混沌方法产生基于相关统计分析所需要的随机数序列，保证随机数序列的随机性，加强水印信息生成过程的单向性。 使嵌入载体数据中的水印信息序列和水印嵌入位置序列相关联的方法。保障系统的可靠性。 使用双通道水印信息技术。降低检测过程中的误检率。,技术介绍,关联数字水印技术,基本方案 数据变换 关联随机序列 可靠性分析,嵌入过程示意图,关联数字水印技术,产品输入输出,数据变换,水印信息嵌入,用户信息输入,随机序列产生,产品数据,用户输入数据,水印信息数据,变换域数据,水印信息嵌入,水印信息检测,水印信息检测,检测过程示意图,关联数字水印技术,产品输入输出,数据变换,用户信息输入,随机序列产生,产品数据,用户输入数据,水印信息数据,变换域数据,结果解释,结果数据,水印信息嵌入,频域数据Df,嵌入,特征提取,特征集I,特征集I,水印信息 序列S1,视觉模型 Gi (.),关联数字水印技术,数据置换,频域数据Df,位置信息序列P,水印信息检测,频域数据Df,相关器,特征提取,特征集I,相关值q1,相关信息 序列Sa,关联数字水印技术,相关信息 序列Sb,相关值q2,位置信息序列P,1/0,双通道嵌入的数学描述,关联数字水印技术,双通道检测的数学描述,关联数字水印技术,数据变换,关联数字水印技术,在小波变换域添加水印，可以建立符合人类感觉器官的各种听觉、视觉模型，可以定量表达感官能够容许的失真。因此，只要往图像中添加信息引入的失真不超过失真限度，就可以保持加入的不可见水印能量尽可能高，这提高了水印的稳健性。,小波变换过程,关联数字水印技术,二维空域数据f(x,y),按行作一维小波变换,按列作一维小波变换,fx(x,y),频域数据Df(x,y),二维空域数据f(x,y),按列作一维小波逆变换,按行作一维小波逆变换,fx(x,y),频域数据Df(x,y),正变换,逆变换,一维小波变换,关联数字水印技术,低通,高通,正变换,逆变换,关联随机序列,关联数字水印技术,保证水印方案过程的单向性，单向映射。 保证水印密码空间足够大，将输入映射到实数空间，且维持映射的唯一性。 保证水印密码的不可猜测，提高水印对输入的敏感性，增加水印序列的随机性。,关 联 措 施,关联数字水印技术,采用混沌方法，将输入的密码和个人信息映射到实数空间，以保证密码空间足够大。 同一种子产生随机位置序列和水印信息序列，保证系统的关联可靠性。 使种子的生成对输入敏感，采用动力混沌方法。 采用混沌方法产生序列，以保证序列的随机性。,关联过程(RS),关联数字水印技术,密码k,明文信息d,水印位置序列P,水印序列S,种子生成,随机数种子,序列产生,种子生成,关联数字水印技术,密码信息Ki,明文信息Di,双人字映射,种子,Ci,序 列 生 成,关联数字水印技术,种子,人字映射,正态变换,整数映射,正态序列,位置序列,密码序列位流ki,人字映射,关联数字水印技术,双 人 字 映 射,关联数字水印技术,正 态 变 换,关联数字水印技术,整数映射,关联数字水印技术,a,b上的均匀分布随机整数序列:,If ki =1 then pi =b -pi,可靠性分析,关联数字水印技术,单通道水印可靠性 双通道水印可靠性,单通道水印可靠性分析,关联数字水印技术,基本假定：,相关检测方法：,结论如下：,单通道水印可靠性分析1,关联数字水印技术,在H0假设下，q服从N (0,1)分布，其可靠性指标可由标准正态积分计算。 在H1假设下， q服从N (m,1)分布，m反映相关程度。其中： 该检测方法的可靠性严重依赖水印序列长度n。,双通道可靠性分析,关联数字水印技术,输入,通道1,通道2,输出,可靠性框图,系统的误检率：,该系统在单通道水印基础上，保持了水印序列长度不增加的情况下，降低了系统误检率。系统可靠性提高了一个几何量级。,实验分析,关联数字水印技术,关联序列可靠性实验 水印隐型性实验 水印稳健性实验 小波基长度对水印性能的影响,本实验以Lena256图像为例，添加水印强度10，水印序列长度为2048。,关联序列可靠性,关联数字水印技术,混沌方法产生的随机数序列极大的改善了水印位置序列的随机性。(参考实验) 双通道关联水印技术将水印检测的误检率降低了一个几何量级，极大的提高了水印的可靠性。(参考实验),与常规整数序列对比,关联数字水印技术,常规方法产生的序列,本文产生的序列,常规产生序列的傅立叶变换,本文产生序列的傅立叶变换,误检率比较表,关联数字水印技术,水印隐型性,关联数字水印技术,隐型性客观标准一般有均方误差(MSE)、信噪比(SNR)、峰值信噪比(PSNR)等指标。 主观标准为视觉上是否有明显的区别。,下表为Lena256图像的多种水印实验,主观图像比较如下图：,水印添加前后的图像比较,关联数字水印技术,原图Lena256256,添加水印后的图像,MSE=2.1，SNR=33.6，PSNR=44.9,水印稳健性,关联数字水印技术,稳健性指标 图像缩放 JPEG压缩 添加噪声 模糊、锐化处理 抖动处理及打印处理,稳健性指标,关联数字水印技术,相关检测值q越大，反映该数据中的水印信息越强健。 在经过各种处理后的稳健性主要反映为相关检测值q的大小。 本文中的q数据为图像的红、绿、蓝三色检测结果，且每个数据为双通道结果的平均值。,图像缩放,关联数字水印技术,JPEG压缩,关联数字水印技术,添加噪声,关联数字水印技术,添加高斯噪声的带水印图,添加均匀噪声的带水印图,q =9.0, 10.4, 10.5,q =11.4, 12.6, 13.4,模糊、锐化处理,关联数字水印技术,Lena256带水印图像的锐化图像,Lena256带水印图像的模糊图像,q =7.4, 9.0, 10.0,q =16.6, 18.3, 19.5,抖动处理及打印处理,关联数字水印技术,Lena256带水印图像的抖动图像,提取的目标图像,q =7.7,q =8.4,小波基长度的影响,关联数字水印技术,原则上说，小波基长度越长，则其光滑作用越好，水印的各项性能指标也都较好。,结论,关联数字水印技术,本关联序列的可靠性无论是正向猜测攻击还是逆向数据分析攻击都具有阻断墙作用，其水印检测的可靠性和有效性得到了极大提高。 本文小波方法的使用，使我们能够定量的分析图像中水印信息的能量最优值，使得能够同时保证水印的隐形性和稳健性。 本文对印刷产品的检测研究，可以拓宽水印技术应用领域。从纯数字领域到模拟的自然世界。 本文的随机数序列与常规随机数序列的产生相比较，具有明显的优点。克服了许多以前常规方法的准周期特性。,结束,关联数字水印技术,数字水印技术作为一种信息隐藏技术，是为适应信息隐藏与跟踪需要而诞生的。因此，该技术不同于数据加密技术，它鼓励携带水印信息的产品被合法使用。产品中隐藏的水印信息提供随时被检测使用的数据，以此保护产品的版权所有者的利益并促进数字产品的开发与使用，尊重创作与知识版权。 在其他信息保密产业或防伪产业同样需要