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1、目录目录2摘要3Abstract3一、引言4二、数字水印42.1水印的背景和研究意义42.2数字水印的研究现状和发展方向52.2.1图像数字水印现状52.2.2数字水印的未来发展方向62.3数字水印的应用62.3.1数字水印应用领域6三、混沌系统有关概念73.1混沌动力系统73.2 混沌动力系统与logistic映射混沌序列83.3混沌系统的特点9四、基于混沌序列的数字水印的相关技术104.1 混沌置乱算子104.2 置乱和恢复算法设计104.2.1置乱算法设计104.2.2恢复算法设计12五、实验结果与分析13六、结论14七、致谢15八、参考文献16附录18基于混沌序列的水印置乱处理的研究摘
2、要：为提高水印的安全性,消除图像水印像素之间的空间相关性，尽可能地分散错误比特，提出了利用Arnold变换以及混沌理论对水印进行置乱预处理方案。从减弱生成的混沌序列前后数值之间的相关性出发，提出了一种随机混沌水印置乱算法，它的混沌初值是由一个随机产生的指针从一个随机生成的数组中选取的，在从混沌序列中选取一个原始位置序列时，并没有进行连续选取，而是根据算法中随机产生的一个扩展系数进行等间隔地抽取，此处类似于模拟信号转化为数字信号时，进行等间隔采样的原理。对原混沌置乱算法进行改进,从而提高了混沌序列的初值灵敏性和置乱效率。关键词：水印; 混沌; 置乱; Arnold变换; 灵敏性Abstract：
3、For enhanceing the watermark security，eliminating the spatial relevance between the image watermark picture element，and dispersing the wrong bit as far as possible，this paper proposed the pretreatment plan using the Arnold transformation as well as the chaos theory to carry on the scramble watermark
4、. In order to weaken the correlation between before and after the starting value of chaotic sequence，a random chaotic watermark scrambling algorithm was proposed，Its chaos initial value was randomly generated by a pointer from a randomly generated selected array. When a original location sequence wa
5、s selected from the chaotic sequence，there was no continuous selection，but by the algorithm an extended coeffcient was extracted in evenly interral and in the random. It is similar to transforming analog signals into digital signals using sampling interval principle. Improving the primitive chaos sc
6、ramble algorithm enhances the chaos sequence starting value sensitivity and the scramble efficiency. Key word: watermark; chaos; scramble; Arnold transform; sensitivity一、引言因特网的迅猛发展和数字记录存储设备的普及使得轻易地制造、复制、传输和分发数字媒体成为可能。同时，随着计算机通信技术的迅速发展，传播数字多媒体信息也越来越方便快捷。迅速兴起的因特网以电子印刷出版、电子广告、数据仓库、网络视频和音频以及电子商务等新的服务和运作
7、方式为商业、科研、娱乐等带来了许多机会。然而，这也使得盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品内容。出于对利益的考虑，数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权保护问题。二、数字水印2.1水印的背景和研究意义近年来，随着Internet和多媒体技术的发展，人类社会进入了数字时代。数字媒体，包括数字图像、视频、音频得到广泛使用。这些数字产品比以前更容易被复制、处理、传播和公开，人们如今已经开始通过因特网发布自己的数字作品、重要信息和进行电子商务。这些优点加速了社会的信息化，但随之而出现的问题也很严重：作品侵权更加容易，纂改更加方便，如何有效地进行版权保护成为亟待解决的问题。密码学的加密能保
8、证数字产品内容的安全传送，因为，只有用户或版权所有者才有密钥，他们可以利用解密得到数字产品的内容。但仅采用密码技术的一大缺点就是所加密的数字内容在解密之后，就没有有效的手段来保证其不被非法拷贝、再次传播和盗用。数字水印就是在这样一种需求下产生的。数字水印是一种新型的数字产品版权保护技术。可以标识作者、所有者、发行者等，目的是鉴别出非法复制和盗用的数字产品，作为密码学的加密技术的补充，保护数字产品的合法拷贝和传播。数字水印的思想来源于信息隐藏（Information Hiding ）。信息隐藏不同于传统的密码学技术。密码技术主要是研究如何将机密信息进行特殊的编码，已形成不可识别的密码形式（密文）
9、进行传递；而信息隐藏技术则主要是研究如何将某一机密隐藏与另一公开的信息中，然后通过公开信息的传输来传递机密信息。对加密通信而言，可能的监测者或非法拦截者可通过截取密文，并对其破译，或将密文进行破坏后再发送，从而影响信息的安全；但对信息隐藏而言，可能的监测者或非法拦截者则难以从公开信息中判断机密信息是否存在，难以截获机密信息，从而能保证机密信息的安全2.2数字水印的研究现状和发展方向2.2.1图像数字水印现状数字水印是近年来出现的数字媒体版权保护技术。所谓数字水印技术就是通过一定的算法把一些标志性信息嵌入到多媒体内容中去，但不影响原来内容的价值和使用并且不会被人感知到或被人注意到。水印信息可以是
10、作者的序列号、公司标志和有特殊意义的文本等。它可以标识作者、所有者、发行者和使用者，并携带有版权保护信息和认证信息，目的是鉴别出非法复制和盗用的数字产品，保护数字产品的合法复制和传播。数字水印技术为版权保护提供了一个潜在的有效的解决方法。它还被广泛应用于数字文件真伪辨别、网络的秘密通信、隐含标题与注释、使用控制等。一方面，数字水印技术在当今数字化时代作为一种信息安全和版权保护的重要手段，在应用时必然会受到各种形式的攻击，能否抵抗对水印的各种攻击已成为衡量数字水印技术先进可靠的重要标准。因此稳健性是水印系统的一项基本要求，也是近年来图像水印的主要研究内容。针对水印处理的不同阶段，对水印系统的攻击
11、可分为信号去除攻击、表达攻击、解释攻击和合法攻击四类。其中表达攻击又称为同步攻击，它将水印变形到监测器检测不出来，导致水印检测失败。这类攻击最典型的就是几何变形攻击。在几何失真后，尽管被攻击的数字媒体中水印仍然存在，但水印信号已经错位，与嵌入时完全不同，因此，几何攻击破坏了水印分量的同步，使得水印嵌入和水印检测这两个过程不同步，导致不能提取水印或不能检测水印的存在。目前，已经提出了许多数字水印算法，但绝大多数算法所强调的稳健性只是针对抵抗常见的攻击，如图像压缩、低通滤波、图像量化与图像增强、格式变换等一般信号处理。但是，从水印攻击的角度来看，破坏水印的同步比直接破坏数据更为严重，难以防御，而绝
12、大多数数字水印对于甚至很小的诸如缩放、剪切、旋转、拉伸、长宽比改变等几何攻击都无能为力，即现有的数字水印技术抵抗几何攻击的能力很差，抵抗几何攻击的数字水印技术被认为是数字水印技术走向商用的瓶颈。因此，研究抵抗几何攻击的数字水印技术是一项富有挑战性的工作。另一方面，数字水印技术在当今数字化时代作为一种实现多媒体版权保护与信息完整性保证的有效方法，根据嵌入的路径不同，大致上可以分为两大类：空间域和变换域。空间域方法是通过直接改变图像某些像素的灰度值来加入水印，如最低有效位算法（LSB，Last Significant Bit）、Patchwork方法等；而变换域方法是先对图像作某种变换，然后通过改
13、变某些系数来加入水印。与空间域水印技术相比，变换域水印技术的优点如下： 变换域中嵌入的水印信号能量可分布到空域所有像素上，有利于保证水印的不可见性； 在变换域中，可以更方便地将人类视觉系统；（HVS，Human Visual System）的某些特性结合到水印算法中； 变换域方法可与现有的图像压缩方法兼容，从而实现压缩图像的水印嵌入。因此研究变换域水印技术具有更高的价值。目前，已提出的水印算法绝大多数是基于离散余弦变换（DCT，Discrete Cosine Transform）或小波变换的，特别是基于小波变换的数字水印技术，已成为近年来研究的热点。但这些变换往往本身就不够完善。近年来，出现了
14、一种新的变换Contourlet变换，它是小波变换的新拓展。Contourlet变换克服了小波变换的方向局限性，已发展成为“真正”的能够捕捉几何结构的二维信号表示，被应用到图像去噪、图像增强等领域，并取得了较好的效果。因此，研究Contourlet域的数字水印具有较大的价值，也是将来一个新的方向。2.2.2数字水印的未来发展方向数字水印是一门相当复杂的新技术，还有许多未触及的研究课题，现有技术也需要改进和提高。通过对现有技术的分析，数字水印今后可能的研究方向为：1）水印基本原理和评价方法的研究，包括水印理论模型、水印结构、水印嵌入策略、水印检测算法、水印性能评价以及水印的标准化等。2）现有水印
15、算法分析。通过对现有的数字水印算法的鲁棒性、安全性、抗攻击性等特性的研究，并结合数字信号处理技术，寻找出它们之间的关系，从而发现更好的数字水印技术。3）零水印技术在版权保护方面的推广和应用，以及对零水印技术的进一步研究和完善。4）基于特征的数字水印技术。因基于统计特征的数字水印技术容易受到非线性等变换方法的攻击，而基于图像高层特征的数字水印技术如基于边界信息等则具有较好的鲁棒性，因此可能成为今后的研究重点。5）其他数字水印技术。如对基于图形、矢量图和动画等媒体的数字水印研究得比较少，这也是今后数字水印技术的一个研究方向。2.3数字水印的应用2.3.1数字水印应用领域 随着数字水印技术的发展，数字水印的应用领域也得到了扩展，数字水印的基本应用领域是版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信。 当数字水印应用于版权保护时，潜在的应用市场在于电子商务、在线或离线地分发多媒体内容以及大规模的广播服务。数字水印用于隐藏标识时，可在医学、制图、数字成像、数字图像监控、多媒体索引和基于内容的检索等领域得到应用。数字水印的认证方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面数字水印的安全不可见通信将在国防和情报部门得到广泛的应用。 多媒体技术的飞速发展和Internet的普及带来了一系列政治、经济、军事和文化问题，产生了许多新的研究热点，以下几个引起普遍关注的问题构成了数字
