基于CDMA的图像数字水印算法的研究

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数字水印技术是信息隐藏的一个分支,是解决信息安全和数字媒体的版权保护的一种有效手段。近几年来,数字水印技术尤其是彩色图像数字水印技术引起了人们很大的关注,得到了广泛的研究和应用。扩频通信作为新型的通信方式,近年来发展非常迅速。CDMA是无线通信领域的第三代移动通信技术,具有很好的保密性和抗干扰能力。水印信道与通信信道之间具有相似性,因此可以将CDMA技术引入数字水印技术中,可以利用CDMA技术中成熟的理论和技术来降低水印误码率提高水印系统的稳健性和安全性。实验证明这是一种实用、有效的方法。本文对基于CDMA的彩色图像数字水印技术进行了研究。本文对数字水印技术的研究背景和现状进行了介绍,并进一步从概念、特点、分类、应用领域等方面对数字水印技术进行了概述。然后对典型的水印算法进行了介绍,重点介绍了几类常用的变换域算法,并对各种常见的数字水印攻击分类方法和常用的数字水印性能评估标准进行了研究。本文介绍了扩频通信技术的理论依据和基本模型,并重点研究了扩频通信技术中用到的几种伪随机码序列,对每种码序列的优缺点进行了介绍,最终选定Walsh正交码序列作为本文的正交扩频码。随后本文从原理、性质及其在数字水印技术中的应用等几个方面对本文研究中用到的二维离散余弦变换DCT进行了概括性介绍,并对载体图像进行DCT变换时嵌入块的大小及嵌入位置的选择进行了详细的分析。在本文中简要介绍了色彩空间,本文算法采用RGB色彩空间以嵌入更多的水印信息。本文提出了一种基于CDMA的彩色图像数字水印算法。考虑到在数字水印中不存在“同步”的问题并为了在计算机中实现的方便,本文选择Walsh码作为正交扩频码,对水印信息进行CDMA正交扩频处理。载体图像为RGB彩色图像,本算法选择载体图像的B分量嵌入水印信息,将B分量进行8×8分块后,对每个分块分别进行DCT变换,然后将经过扩频处理后的水印信息嵌入到其中的中频系数中。实验证明本算法具有良好的不可见性和鲁棒性。本文重点提出了一种基于CDMA和HVS的彩色图像数字水印算法。该算法在上一个算法的基础上,在水印信息嵌入时考虑了人类视觉系统(HVS)的特性。在水印嵌入过程中引入HVS模型有利于提高嵌入水印的不可见性和嵌入水印信息的容量。本文对这一算法中用到的HVS视觉模型,尤其是Watson视觉模型进行了详细的研究。该算法基于RGB色彩空间并采用Watson视觉模型。为提高水印嵌入量,该算法采用分段处理的方式嵌入水印,充分利用CDMA正交编码的多用户性。在实验阶段,本算法对嵌有水印的图像进行了剪切、缩放、噪声干扰、JPEG压缩等多种攻击实验。结果表明,本算法的不可见性良好,对常规图像处理和恶意攻击具有较强的鲁棒性。
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