基于频域变换的盲水印算法研究文献综述

 2023-03-22 10:55:01


一、基于频域变换的盲水印算法研究

1.研究背景

随着全球计算机技术的发展,电子商务、金融以及通信等领域也带来了时代性的变革,而其中对于知识产权保护的要求也愈来愈严格。对此,国内外很多企业、学者及专家都针对信息安全提出各种方法,尤其是在防止信息篡改、保护知识产权等方面提出了各种有效方法。数字作品中经常会有一些冗余的信息,根据冗余性的特点,数字水印技术在数字作品里加入不容易发觉的但可以判定区别的水印信息,根据提取出的水印信息确定数字作品的版权所有。数字水印技术有效的维护了原始著作人的权益,在多媒体信息安全领域逐渐占据主要地位,成为图像处理和信息隐藏技术的研究热点。但是信息嵌入产生的影响,在人们的肉眼上具有不可感知性,嵌入到载体的信息有对应恢复方法,而该信息对黑客与非法攻击者具有不可感知与不可见的特定。可以看出,数字水印技术能够有效保护图像与媒体版权。为了满足对数字水印技术的新需求,本文设计了两种分别基于傅里叶变换和离散小波变换的盲水印系统。

2.国内外研究现状

数字水印技术最早是由Muzac公司于20世纪50年代申请了一项关于“语音及类似信号识别”的专利所衍生的。该项专利将包含专利信息的编码形成水印信号添加到音乐中,以此来确保原创音乐的版权。现阶段许多国际大公司都在数字水印领域投入了大量人力、财力进行研究,如微软公司、索尼公司、剑桥大学等等。国内也有许多公司和大学的实验室也在开展相应的工作,如阿里巴巴、北京邮电大学、清华大学等等。

国际上关于“数字水印”的定义最早是由A.Z.Tirkel在1993年提出,他发表了论文“Electronic Watermark”,该文提出基于最低有效位(LSB)的数字水印方法。该方法利用人体视觉系统对图像二进制编码最低位的不敏感性,将水印信息位替换载体图像最低位,完成数字水印写入。但是由于该方法直接在LSB位上进行操作,水印信息很容易遭到破坏,鲁棒性较差。

在此基础上,有人提出用水印信息替换载体图像多个比特位的思想,实现了一种广义的LSB方案,但是基于空间域的数字水印算法还是摆脱不了它的老毛病——鲁棒性较差。

为了解决空间域水印算法的问题,Cox在1996年首次提出基于扩频通信思想的数字水印方案。该算法有许多良好的特性,因此受到了学界广泛关注。扩频算法主要采用DWT、DCT、傅里叶变换等方法,在载体图像变换后的频域子带系数中嵌入水印信息,使得信号的系数能量降低,不易被人类察觉。频域数字水印算法能带来更高的安全性和鲁棒性。时至今日,扩频水印算法仍是数字水印研究领域的主流。

Uraniid于1996年提出了基于离散傅里叶变换的数字水印算法,但DFT算法复杂度较高,实际落地价值不高。

Hu HT等于2017年提出了基于离散小波和离散余弦变换的自适应数字水印算法。这极大的提高了数字水印系统的安全性和鲁棒性。

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