密钥分存的数字水印算法设计方案
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Keywords:Digital watermark。separate cosine transformation (DCT>。Chinese surplustheorem。Asmuth-Bloom system.
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1课题背景1
1.2研究现状2
1.3论文研究方向3
参
考
资
料
1、信息隐藏技术，人民邮电出版社
2、计算机密码学，清华大学出版社
周次
1—4周
5—8周
9—12周
13—16周
17—18周
应
完
成
的
内
容
阅读资料
熟悉内容
阅读资料
熟悉内容
算法设计
实验分析
总结写毕业论文
指导教师： 许成谦
系级教案单位审批：
摘要
近年来随着计算机技术的飞跃发展和数字媒体存储与传输技术的进步，数字媒体的版权保护正受到日益严重的挑战，在这种情况下，一种新的版权保护、信息隐藏、证件防伪技术—数字水印技术蓬勃发展起来。
第2章 数字水印技术5
2.1数字水印技术5
2.2数字水印分类7
2.3数字水印的特性9
2.4数字水印的应用领域10
2.5数字水印基本框架11
第3章 数字水印实现算法13
3.1典型数字水印算法13
3.2离散余弦变换14
3.3基于离散余弦变换的水印的嵌入和提取16
3.3.1水印的选择17
3.3.2视觉模型的选择17
1.
公共密钥加密不需要信息的发送者和接收者都知道对方的密钥，就能访问该加密信息。公共密钥加密系统使用公共密钥和私有密钥对来加密和解密信息。其思想是：用公共密钥加密的信息只能用与之对应的私有密钥解开，而用私有密钥加密的信息，任何拥有与之对应的公共密钥的人均可解开。因此，私有密钥总是由个人保管而无须外传，公共密钥则可授权给他人使用而不会破坏安全性，公共密钥和私有密钥之间永远存在着一对一的关系。具体地讲，若信息是用接收方的公共密钥加密的，则只有拥有与该公共密钥对应的私有密钥的人才可解密。若信息是用发送方的私有密钥加密的，则任何拥有发送方公共密钥的接收者都可以对信息进行解密。
3.3.3中频系数的选择18
3.3.4水印的嵌入18
3.3.5水印检测19
3.4数字水印抗攻击性测试20
3.4.1均方差MSE<Mean Square Error）20
3.4.2信噪比SNR <Signal－to－Noise Ratio）21
3.4.3峰值信噪比PSNR<Peak Signal－to－Noise Ratio）21
3.4.4掩膜峰值信噪比MPSNR22
3.4.5相似性系数NC系数<Normalized Correlation）22
3.5实验结果及分析23
第4章基于密钥分存的数字水印算法25
4.1引言25
4.2密钥分存原理25
4.2.1Shamir基于拉格朗日差值公式的办法26
4.2.2基于中国剩余定理的方案26
燕山大学
毕业设计<论文）
基于密钥分存的数字水印Biblioteka Baidu法设计
学院里仁学院
年级专业03级电子信息工程
学生姓名李何建
指导教师许成谦
专业负责人练秋生
答辩日期2007年6月24日
燕山大学毕业设计<论文）任务书
学院：信息科学与工程学院系级教案单位：电子与通信工程
学
号
030201870008
学生
姓名
李何建
专 业
班 级
关键词：数字水印；离散余弦变换<DCT）；中国剩余定理；Asmuth-Bloom体系。
Abstract
With the development of computer technology and the advancement of digital media storage and transmission, it is a serious challenge to protect the copyright of digital media. As a result, Watermarking, standing for a new technology of copyright protection, information hiding, and forgery preventionis developed quickly.
对数字媒体的版权保护，人们首先想到了信息安全领域的传统技术—密码技术。为了防止数据在传递过程中被别人窃听或修改，对数据进行加密，加密后的数据称为密文，这样即使别人窃取了传输中的数据<密文），由于没有密钥而无法将之还原成明文<未经加密数据），从而保证了数据的安全性，接收方因拥有正确的密匙，可将密文还原成正确的明文。加密技术多种多样，但总体来说可以分为私有密钥加密和公有密钥加密。
私有密钥加密系统使用私有密钥进行加密和解密。该密钥必须为发送者和接收者所共享。若甲要向乙发送一个加密邮件，甲用密钥将邮件信息加密，乙收到邮件后，须用同样的密钥将邮件信息解密。该方法的缺点：接收双方必须拥有同样的密钥，这要求要有一种安全的协议来保证密钥传送的可靠。有紧急的加密消息需要发送时，可能因接收方没有密钥而不能完成传送，若要将消息发给许多不同的团体，就需要与各个团体对应，维护许多不同的密钥。造成了密钥维护的负担，增加了不必要的额外工作。
传统的加密方法对多媒体内容的保护和完整性认证也具有一定的局限性。首先，加密方法只用在通信的信道中，一旦被解密，则信息就完全变成明文。另外，密码学中的完整性认证是通过数字签名方式实现的，它并不是直接嵌到多媒体信息之中，因此无法察觉信息在经过加密系统之后的再次传播与内容的改变。这样，数字水印技术作为加密技术的补充，在多媒体信息的版权保护与完整性认证方面得到了迅猛的发展。数字水印是新近提出的一种版权保护手段。它是利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性把版权信息嵌入在数字作品本身，从而起到保护数字作品版权的一种技术。数字水印可以标识和验证出数字化图像，视频和声频记录的作者、所有者、发行者或授权消费者的信息，还可追溯数字作品的非法分发，是目前进行数字作品版权保护的一种较为有效的技术手段。
数字水印技术是永久镶嵌在数字媒体中具有可鉴别性的数字信号，并且不影响数字媒体的可用性。该技术是往数字媒体或图象中添加一定量的信息，在对原始数据作微小修改之下使之具有版权保护或者信息隐藏、防伪的功能。首先，本文提出了几种数字水印的算法：包括离散余弦变换、傅立叶变换以及离散小波变换。着重说明了离散余弦变换的具体实现过程，包括水印的嵌入和提取以及抗攻击性的测试过程。
Digital Watermarking is a digital signal which is embed into digital media can be detected correctly without affecting the normal use of the digital media. The digital media is endowed with the function of copyright protection and information hiding and anti-counterfeiting printing by embedding a little information into it.First, this article proposed several kind of digitalwatermarks algorithm: Including the separate cosine transformation,Fourier transform as well as the separate wavelet transformation. Hasemphasized the separate cosine transformation concrete realizationprocess, inserts and withdraws as well as the anti- aggressive testprocess including the watermark.
Then, proposed one kind saves the algorithm based on the Chinesesurplus theorem digital watermark minute. Namely the Asmuth-Bloomsystem, the thought which saves the key minute introduces in thedigital watermark, realized has withdrawn the watermark based on thepartial contents the algorithm, it had the very good performance: Thealgorithm hideaway effect is good, relies on the naked eye to beunable to see with the original map picture difference。Restores whenthe watermark does not need the primitive picture。Received the damagein the picture in the situation, still was allowed to restore thewater official seal package to have the very good security。Thewatermark withdraws is restricted password. The experimental resultindicated, saves the digital watermark plan based on the key minute tobe more advantageous to the watermark resistance attackcharacteristic, played the role which two time encrypted.
然后，提出了一种基于中国剩余定理的数字水印分存算法。即Asmuth-Bloom体系，将密钥分存的思想引入到数字水印中，实现了基于部分内容提取水印的算法，它具有很好的性能：算法隐藏效果好，凭借肉眼无法看出与原图像的差别；恢复水印时不需要原始图像；在图像受到损坏的情况下，仍可以恢复水印信包具有很好的安全性；水印的提取受到口令限制。实验结果表明，基于密钥分存的数字水印方案更加有利于水印抵抗攻击的特性，起到了二次加密的作用。
电子信息工程1班
课
题
题 目
基于密钥分存的数字水印算法设计
来 源
自选
主
要
内
容
选择一个密钥分存算法和一种数字水印算法，对采用密钥分存数字水印算法与没有采用密钥分存数字水印算法进行比较。分析密钥分存方法在提高数字水印性能方面的作用
基
本
要
求
给出基于密钥分存的数字水印算法
给出算法中水印的抗压缩、滤波、噪声攻击的实验结果
4.3数字水印分存、提取步骤27
4.3.1数字水印分存27
4.3.2数字水印嵌入和提取28
4.4实验结果28
结论30
参考文献31
附录132
附录235
附录338
致谢53
第
1.
近年来计算机技术飞跃发展，互联网络延伸到全球的每一个角落，数字化图像、数字化音乐、数字化视频……数字技术已融入我们生活的每一天。随着数字媒体存储与传输技术的进步，携带与分发数字媒体变得愈发容易，尤其是最近几年，伴随着因特网技术的盛行，网络带宽的不断增加，在全球范围内，交换数字媒体已成为广泛的现象，人们对数字媒体的需求正以令人吃惊的速度增长，操作数字媒体的工具亦迅猛增加。所有这些技术进步与巨大的需求使得数字媒体的合法使用成了一个非常严峻的问题，尤其是在目前人们的知识产权意识比较薄弱的情况下，知识产权的保护就更加变得脆弱不堪。保护数字媒体的知识产权，仅仅靠注册其所有权已无法有效保护作者的合法权益。不法分子的随意拷贝、任意发布，甚至以出售盗版来牟取暴利的行为，对作者的权益造成了极大的伤害。数字媒体的版权保护和来源认证成了在开放的网络环境下迫切需要解决的问题之一。
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1课题背景1
1.2研究现状2
1.3论文研究方向3
参
考
资
料
1、信息隐藏技术，人民邮电出版社
2、计算机密码学，清华大学出版社
周次
1—4周
5—8周
9—12周
13—16周
17—18周
应
完
成
的
内
容
阅读资料
熟悉内容
阅读资料
熟悉内容
算法设计
实验分析
总结写毕业论文
指导教师： 许成谦
系级教案单位审批：
摘要
近年来随着计算机技术的飞跃发展和数字媒体存储与传输技术的进步，数字媒体的版权保护正受到日益严重的挑战，在这种情况下，一种新的版权保护、信息隐藏、证件防伪技术—数字水印技术蓬勃发展起来。
第2章 数字水印技术5
2.1数字水印技术5
2.2数字水印分类7
2.3数字水印的特性9
2.4数字水印的应用领域10
2.5数字水印基本框架11
第3章 数字水印实现算法13
3.1典型数字水印算法13
3.2离散余弦变换14
3.3基于离散余弦变换的水印的嵌入和提取16
3.3.1水印的选择17
3.3.2视觉模型的选择17
1.
公共密钥加密不需要信息的发送者和接收者都知道对方的密钥，就能访问该加密信息。公共密钥加密系统使用公共密钥和私有密钥对来加密和解密信息。其思想是：用公共密钥加密的信息只能用与之对应的私有密钥解开，而用私有密钥加密的信息，任何拥有与之对应的公共密钥的人均可解开。因此，私有密钥总是由个人保管而无须外传，公共密钥则可授权给他人使用而不会破坏安全性，公共密钥和私有密钥之间永远存在着一对一的关系。具体地讲，若信息是用接收方的公共密钥加密的，则只有拥有与该公共密钥对应的私有密钥的人才可解密。若信息是用发送方的私有密钥加密的，则任何拥有发送方公共密钥的接收者都可以对信息进行解密。
3.3.3中频系数的选择18
3.3.4水印的嵌入18
3.3.5水印检测19
3.4数字水印抗攻击性测试20
3.4.1均方差MSE<Mean Square Error）20
3.4.2信噪比SNR <Signal－to－Noise Ratio）21
3.4.3峰值信噪比PSNR<Peak Signal－to－Noise Ratio）21
3.4.4掩膜峰值信噪比MPSNR22
3.4.5相似性系数NC系数<Normalized Correlation）22
3.5实验结果及分析23
第4章基于密钥分存的数字水印算法25
4.1引言25
4.2密钥分存原理25
4.2.1Shamir基于拉格朗日差值公式的办法26
4.2.2基于中国剩余定理的方案26
燕山大学
毕业设计<论文）
基于密钥分存的数字水印Biblioteka Baidu法设计
学院里仁学院
年级专业03级电子信息工程
学生姓名李何建
指导教师许成谦
专业负责人练秋生
答辩日期2007年6月24日
燕山大学毕业设计<论文）任务书
学院：信息科学与工程学院系级教案单位：电子与通信工程
学
号
030201870008
学生
姓名
李何建
专 业
班 级
关键词：数字水印；离散余弦变换<DCT）；中国剩余定理；Asmuth-Bloom体系。
Abstract
With the development of computer technology and the advancement of digital media storage and transmission, it is a serious challenge to protect the copyright of digital media. As a result, Watermarking, standing for a new technology of copyright protection, information hiding, and forgery preventionis developed quickly.
对数字媒体的版权保护，人们首先想到了信息安全领域的传统技术—密码技术。为了防止数据在传递过程中被别人窃听或修改，对数据进行加密，加密后的数据称为密文，这样即使别人窃取了传输中的数据<密文），由于没有密钥而无法将之还原成明文<未经加密数据），从而保证了数据的安全性，接收方因拥有正确的密匙，可将密文还原成正确的明文。加密技术多种多样，但总体来说可以分为私有密钥加密和公有密钥加密。
私有密钥加密系统使用私有密钥进行加密和解密。该密钥必须为发送者和接收者所共享。若甲要向乙发送一个加密邮件，甲用密钥将邮件信息加密，乙收到邮件后，须用同样的密钥将邮件信息解密。该方法的缺点：接收双方必须拥有同样的密钥，这要求要有一种安全的协议来保证密钥传送的可靠。有紧急的加密消息需要发送时，可能因接收方没有密钥而不能完成传送，若要将消息发给许多不同的团体，就需要与各个团体对应，维护许多不同的密钥。造成了密钥维护的负担，增加了不必要的额外工作。
传统的加密方法对多媒体内容的保护和完整性认证也具有一定的局限性。首先，加密方法只用在通信的信道中，一旦被解密，则信息就完全变成明文。另外，密码学中的完整性认证是通过数字签名方式实现的，它并不是直接嵌到多媒体信息之中，因此无法察觉信息在经过加密系统之后的再次传播与内容的改变。这样，数字水印技术作为加密技术的补充，在多媒体信息的版权保护与完整性认证方面得到了迅猛的发展。数字水印是新近提出的一种版权保护手段。它是利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性把版权信息嵌入在数字作品本身，从而起到保护数字作品版权的一种技术。数字水印可以标识和验证出数字化图像，视频和声频记录的作者、所有者、发行者或授权消费者的信息，还可追溯数字作品的非法分发，是目前进行数字作品版权保护的一种较为有效的技术手段。
数字水印技术是永久镶嵌在数字媒体中具有可鉴别性的数字信号，并且不影响数字媒体的可用性。该技术是往数字媒体或图象中添加一定量的信息，在对原始数据作微小修改之下使之具有版权保护或者信息隐藏、防伪的功能。首先，本文提出了几种数字水印的算法：包括离散余弦变换、傅立叶变换以及离散小波变换。着重说明了离散余弦变换的具体实现过程，包括水印的嵌入和提取以及抗攻击性的测试过程。
Digital Watermarking is a digital signal which is embed into digital media can be detected correctly without affecting the normal use of the digital media. The digital media is endowed with the function of copyright protection and information hiding and anti-counterfeiting printing by embedding a little information into it.First, this article proposed several kind of digitalwatermarks algorithm: Including the separate cosine transformation,Fourier transform as well as the separate wavelet transformation. Hasemphasized the separate cosine transformation concrete realizationprocess, inserts and withdraws as well as the anti- aggressive testprocess including the watermark.
Then, proposed one kind saves the algorithm based on the Chinesesurplus theorem digital watermark minute. Namely the Asmuth-Bloomsystem, the thought which saves the key minute introduces in thedigital watermark, realized has withdrawn the watermark based on thepartial contents the algorithm, it had the very good performance: Thealgorithm hideaway effect is good, relies on the naked eye to beunable to see with the original map picture difference。Restores whenthe watermark does not need the primitive picture。Received the damagein the picture in the situation, still was allowed to restore thewater official seal package to have the very good security。Thewatermark withdraws is restricted password. The experimental resultindicated, saves the digital watermark plan based on the key minute tobe more advantageous to the watermark resistance attackcharacteristic, played the role which two time encrypted.
然后，提出了一种基于中国剩余定理的数字水印分存算法。即Asmuth-Bloom体系，将密钥分存的思想引入到数字水印中，实现了基于部分内容提取水印的算法，它具有很好的性能：算法隐藏效果好，凭借肉眼无法看出与原图像的差别；恢复水印时不需要原始图像；在图像受到损坏的情况下，仍可以恢复水印信包具有很好的安全性；水印的提取受到口令限制。实验结果表明，基于密钥分存的数字水印方案更加有利于水印抵抗攻击的特性，起到了二次加密的作用。
电子信息工程1班
课
题
题 目
基于密钥分存的数字水印算法设计
来 源
自选
主
要
内
容
选择一个密钥分存算法和一种数字水印算法，对采用密钥分存数字水印算法与没有采用密钥分存数字水印算法进行比较。分析密钥分存方法在提高数字水印性能方面的作用
基
本
要
求
给出基于密钥分存的数字水印算法
给出算法中水印的抗压缩、滤波、噪声攻击的实验结果
4.3数字水印分存、提取步骤27
4.3.1数字水印分存27
4.3.2数字水印嵌入和提取28
4.4实验结果28
结论30
参考文献31
附录132
附录235
附录338
致谢53
第
1.
近年来计算机技术飞跃发展，互联网络延伸到全球的每一个角落，数字化图像、数字化音乐、数字化视频……数字技术已融入我们生活的每一天。随着数字媒体存储与传输技术的进步，携带与分发数字媒体变得愈发容易，尤其是最近几年，伴随着因特网技术的盛行，网络带宽的不断增加，在全球范围内，交换数字媒体已成为广泛的现象，人们对数字媒体的需求正以令人吃惊的速度增长，操作数字媒体的工具亦迅猛增加。所有这些技术进步与巨大的需求使得数字媒体的合法使用成了一个非常严峻的问题，尤其是在目前人们的知识产权意识比较薄弱的情况下，知识产权的保护就更加变得脆弱不堪。保护数字媒体的知识产权，仅仅靠注册其所有权已无法有效保护作者的合法权益。不法分子的随意拷贝、任意发布，甚至以出售盗版来牟取暴利的行为，对作者的权益造成了极大的伤害。数字媒体的版权保护和来源认证成了在开放的网络环境下迫切需要解决的问题之一。