B05031402姜维-开题报告.doc

南京邮电大学毕业设计(论文)开题报告题目多媒体数字版权保护技术研究学生姓名 姜维班级学号B05031402专业信息安全一对课题的理解 随着信息技术和计算机网络的飞速发展，人们不但可以通过互联网和CDROM方便快捷地获得多媒体信息，还可以得到与原始数据完全相同的复制品，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。传统密码技术对数字多媒体的内容保护有很大的局限性，因此，数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。多媒体版权保护通过在多媒体数据中嵌入版权信息或认证信息来识别多媒体数据的真正所有者和验证多媒体数据的合法性，以达到保护版权的目的。数字多媒体版权保护技术是目前研究最多的一类数字水印。数字作品既是商品又是知识作品，这种双重性决定了版权标识水印主要强调隐蔽性和鲁棒性，而对数据量的要求相对较小。用于版权保护的数字水印易损水印，主要用于完整性保护，这种水印同样是在内容数据中嵌入不可见的信息。当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。本课题旨在研究实现基于数字水印技术的数字多媒体版权保护，要求在密钥控制下产生伪随机序列并控制水印信号嵌入位置从而实现数字水印的嵌入与提取；进一步要求将秘密图像置乱后嵌入到载体图像中，对结果图像进行恶意攻击，提取出置乱图像，再还原得到带噪声的秘密图像，从而实现多媒体数字版权的保护。二对文献的查阅和理解1.数字水印的特征数字水印技术是信息隐藏技术研究领域的重要分支，它除应具备信息隐藏技术的一般特点外，还有着其固有的特点。数字水印技术基本特征主要包括：(l)透明性水印的透明性是相对于被保护数据的使用而言的。水印的嵌入不能影响多媒体数据的正常使用。不能引起明显的质量下降，不能改变数据文件的大小。也就是说，数字水印是不可感知的。但并不是说水印必须不可见。当然大多数水印是不可见的，但也存在可见的水印。(2)鲁棒性水印的鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。鲁棒性是数字水印的主要特点之一。(3)确定性水印所携带的信息必须能够被准确地鉴别。而且提取应该是容易的，不能消耗太大的人力物力，无需另外的专业设备、专门的技术。进一步说，即使遭到了一定的破坏，水印仍然能被鉴别。2.数字水印算法的一般框架一般来说，对数据加水印的处理可看成是由嵌入和提取两部分任务组成:数字水印的一般嵌入模型如图a所示：数字水印的一般提取模型如图b所示：3.图像数字水印的典型算法数字水印算法有很多种，包括空域数字水印算法，Patchwork算法，变换域算法，压缩域算法等等。我选择其中的两种做了一些了解，一种是最简单的LSB算法，另一种是本次设计中使用的小波域水印算法。(l)最低有效位算法最低有效位算法(LSB)是比较简单的一种数字水印算法，是一种典型的空间域信息隐藏算法。LSB算法使用特定的密钥产生随机信号，然后按一定的规则逐一插入到原始图像相应像素值的最低几位。由于水印信号隐藏在最低位，相当于叠加了一个能量微弱的信号，因而在视觉和听觉上很难察觉。LSB算法虽然可以隐藏较多的信息，但隐藏的信息容易被移去，无法满足数字水印的鲁棒性要求，现在的数字水印软件己经很少采用该算法。(2)小波域（频域）水印算法由于小波变换具有多分辨分析特点，能充分反映人类的视觉特性，因而在小波变换域研究水印是极为重要的。频域法有以下优点：1）嵌入的水印信号能量可以分布到空域的所有像素上，有利于保证水印的不可见性；2）视觉系统（HVS）的某些特性（如频率的掩蔽特性）可以更方便地结合到水印编码过程中；3）频域法可与国际数据压缩标准兼容，从而实现在压缩域（compressed domain）内的水印编码。频域算法的水印嵌入过程可大致归纳为：首先将原始信号（语音一维信号、图像二维信号）变换到频域，本设计中我选择使用DCT变换。然后，对加入了水印信息的信号进行频域反变换IDCT，得到含有水印信息的信号。频域算法的水印提取过程可大致归纳为：频域法检测水印的原理是将原始信号与待检测信号同时进行变换域变换，比较两者的区别，进行嵌入水印的逆运算，得出水印信息。如果是可读的水印，那么就此结束，如果是不可读水印，如高斯噪声，就将得出的水印与已知水印作比较，由相关性判断，待检测信号含不含水印，故水印的检测有两个结束点。4.DCT变换概述离散余弦变换是数字图像处理以及信号处理常用的一种正交变换，具有压缩比高、误码率小、信息集中能力和计算复杂性综合效果较好等优点，是图像编码的核心技术之一。图像二维DCT 变换（N 取8 或16）有许多优点：图像信号经过变换后，变换系数几乎不相关，经过反变换重构图象信道误差和量化误差将像随机噪声一样分散到块中的各个像素中去，不会造成误差累积，并且变换能将数据块中的能量压缩到为数不多的部分低频系数中去（即DCT矩阵的左上角）。对于给定图像存在两种DCT变换方法：一种是把图像看成一个二维矩阵直接对其进行DCT变换，然后嵌入水印，Cox采用此种方法；另一种方法是与JPEG压缩标准相统一，先把图像分成88的不同小块，再分别对每一块进行DCT 变换，进而嵌入水印，本文采用后一种方法嵌入水印。5、DCT数字图像水印基本理论框架一个数字图像水印方案一般包括三个基本方面：水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或检测。数字图像水印技术实际上是通过对水印载体媒质的分析、嵌入信息的预处理、信息嵌入点的选择、嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术环节进行合理优化，寻求满足不可感知性、安全可靠性、稳健性等诸条件约束下的准最优化设计问题。而作为水印信息的重要组成部分密钥，则是每个设计方案的一个重要特色所在。往往可以在信息预处理、嵌入点的选择和调制控制等不同环节入手完成密钥的嵌入。6、DCT变换域数字图像水印算法任何连续实对称函数的傅里叶变换中都只含有余弦项。离散余弦变换相当于一个长度大概是它两倍的离散傅里叶变换，这个离散傅里叶变换是对一个实偶函数进行的（因为一个实偶函数的傅里叶变换仍然是一个实偶函数），在有些变形里面需要将输入或者输出的位置移动半个单位（DCT有8种标准类型，其中4种是常见的）。DCT变换域数字图像水印有全局和分块两种变换方式。分块DCT是先将整体图像分成NN像素块，然后对NN像素块逐一进行DCT变换。由于大多数图像的高频分量较小，相应于图像高频成分的系数经常为零，加上人眼对高频成分的失真不太敏感，所以可用更粗的量化，因此传送变换系数所用的数码率要大大小于传送图像像素所用的数码率。到达接收端后再通过反离散余弦变换回到样值，虽然会有一定的失真，但人眼是可以接受的。本设计准备使用分块变换方式实现数字水印。三计划的进度方案1 认真掌握数字水印相关概念,完成开题报告 2 周2学习和掌握Matlab仿真软件和编程方法 2 周3设计一种数字水印版权保护算法 3 周4实现基于数字水印的版权保护算法 3 周5完善软件功能，实现各种测试功能的集成应用 2 周6整理资料，论文写作，准备答辩 2 周四参考文献1 王丽娜. 信息隐藏技术实验教程M. 武汉：武汉大学出版社，2004年10月.2 王丽娜. 信息隐藏技术与应用M. 武汉：武汉大学出版社，2003年10月.3 江雪梅.数字作品版权保护与认证的若干基本理论及关键技术研究D,2007.4 凌贺飞，卢正鼎，邹复好，李瑞轩.基于Watson视觉感知模型的能量调制水印算法研究J.软件学报,2006,17(5):1124-1132.5 Stefan Katzenbeisser, Fabien A. P. Petitcolas编;吴秋新. 等 译，信息隐藏技术:隐写术与数字水印，北京:人民邮电出版社,20016 孙圣和，陆哲明，牛夏牧等，数字水印技术及应用，北京:科学出版社,20047 钮心忻，信息隐藏与数字水印，北京:北京邮电大学出版社,20048 杨义先, 钮心忻，数字水印理论与技术，北京:高等教育出版社,2006指导教师批阅意见随着多媒体和网络技术