基于喷泉码及扩频技术的数字水印的研究

摘要

随着信息数字化技术的高速发展，对多媒体数字信息的破坏和非授权复制等操作变得更加容易，数字图像作为互联网中广泛使用的信息载体，其安全性和版权保护问题亟待解决。数字图像水印技术是解决该问题的重要方法。基于水印系统的鲁棒性、不可见性与水印嵌入量三个重要性能指标与通信系统的有效性及可靠性的一致性，将信道编码和扩频技术应用到数字水印技术中能够有效提高其性能。针对水印系统采用传统信道编码时编译码复杂度高以及对变化信道的适应性较差的问题，将喷泉码和CDMA扩频技术应用到水印系统中，主要研究内容如下：
　　1、阐述了数字水印系统的基本理论，涉及发展、概念、系统框架、攻击类型和算法评价体系。介绍了水印生成、嵌入及检测技术中的典型算法，对扩频技术应用于水印系统的理论基础、扩频码的选择以及扩频水印的生成方法进行了详细分析。
　　2、研究了一种能够实际使用的喷泉码—LT码的编译码原理及其度分布对译码性能的影响。首先概述了喷泉码的定义及编译码原理；仿真研究了LT码采用几种经典度分布和开关度分布的译码性能；然后详细分析了为减小译码冗余，利用逐渐减小的可译集函数设计出DRS度分布的方法；针对LT码采用以上几种度分布时在译码初期译码率低的问题，在DRS度分布的基础上，提出了一种改进的开关度分布，并对其译码性能进行了仿真和结果分析。
　　3、为进一步提高基于信道编码和扩频技术的水印系统的水印嵌入量和鲁棒性，提出了基于LT码和CDMA扩频的数字图像水印盲算法。该算法使用LT码对原始水印信息预编码，再经CDMA扩频产生待嵌入水印信息，嵌入到载体图像的分块DCT变换域。仿真研究了不同度分布下的LT码对水印系统鲁棒性的影响；并比较了该算法与双伪随机序列扩频算法和LDPC码编码算法在常见攻击下的鲁棒性。仿真结果表明，所提算法具有很好的不可见性和更好的鲁棒性，并且在水印嵌入量较大时也有很好的鲁棒性，验证了该算法的有效性。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 数字水印技术研究现状

1.3 喷泉码的发展与应用

1.4 本文主要工作与章节安排

2 数字水印技术

2.1 数字水印基本概念

2.2 数字水印技术框架及原理

2.3 扩频数字水印技术

2.4 数字水印系统常见攻击

2.5 数字水印系统评价体系

2.6 本章小结

3 喷泉码编译码方法及性能研究

3.1 数字喷泉码的基本概念

3.2 LT码编译码原理

3.3 LT码的几种经典度分布

3.4 DRS度分布

3.5 开关度分布

3.6 改进的开关度分布

3.7 本章小结

4 基于LT码及CDMA扩频的数字图像水印盲算法

4.1 所提算法实现步骤

4.2 所提算法的抗攻击性能研究

4.3 水印嵌入量对比分析

4.4 复杂度对比分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢