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近年来,蓬勃发展的数字信息技术给人类的社会和生活带来了深刻的变化,同时也带来了新的机遇和挑战。在技术不断进步的过程中,数字信息的安全保密问题越来越受到人们的广泛关注。数字水印作为一种新兴的多媒体信息知识产权保护技术,日益得到广泛的研究和应用。但是,到目前为止,数字水印仍是一种尚未成熟的技术,如何提高水印算法在不同环境下的实用性已经成为目前亟待解决的问题。
本文分析了数字水印的发展历程和关键理论,重点研究了基于纠错编码的数字水印技术。从信息论的角度,建立了数字水印的通信模型,分析了数字水印系统和通信系统的内在联系。对通信系统中几种主要纠错码在数字水印中的应用进行了考察,着重研究了小波域数字水印和DCT域数字水印,分别提出了基于Turbo码的小波域和DCT域数字水印算法改进,基于PKI和纠错码的半易损数字水印以及基于软判决译码的数字水印。对于各种方案,本文均进行了详细的仿真,通过理论分析和实验结果验证了算法的良好性能。
本文的主要工作和研究成果如下:
1.建立了数字水印的通信模型,分析了数字水印和通信系统的内在联系,从信息论的角度探讨了利用纠错编码提高水印系统性能的可行性。
2.对通信系统中几种主要的纠错码在数字水印中的应用进行了考察,在传统DCT域数字水印算法的基础上提出了基于Turbo码的算法改进,分析了算法在不同攻击条件下的鲁棒性,并讨论了数字水印的嵌入容量问题。
3.以图像小波分解为基础,分别提出了基于多分辨率小波分解和小波域位平面编码的数字水印算法,分析了算法在不同攻击条件下的性能。
4.从小波域数字水印算法出发,提出了一种基于Turbo码的小波域数字水印算法,分析了算法在高斯噪声和瑞利噪声条件下的性能。
5.在一种普通鲁棒水印算法的基础上,提出了基于Turbo编码思想的算法改进,研究了算法改进前后在不同攻击条件下的鲁棒性变化。
6.提出了一种基于纠错码和PKI的半易损数字水印,通过仿真分析证明了算法的良好性能。
7.从Turbo码译码性能出发,提出了一种基于软判决译码的水印算法,分析了算法在不同译码条件和攻击条件下的性能。
数字水印技术涉及到数字图像处理、通信理论和密码学等多个学科。目前,国内外关于数字水印的研究工作大多还处在比较初级的阶段,更多的工作还需要在今后继续开展。