数字水印测评标准研究

四川大学 硕士学位论文 数字水印测评标准研究 姓名：王淑琴 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用 指导教师：李炳法 20040428 数字水印测评标准研究 计算机专业 Y6 5 4 2 3 5 研究生：王淑琴指导教师：李炳法 随着信息技术和计算机网络的飞速发展，数字式多媒体信息的存储、复 制与传播变得非常方便。由此引发的盗版问题和版权纷争已成为阿益严重的 社会问题。对图像、音频、视频等多媒体内容的保护成为迫1 ；u i _ ! 吾要解决的问 题。数字水印技术作为版权保护和安全认证的有力工具，已引起人们广泛的 关注，世界各地天f 数字水印的研究引体迅猛增加，工业界也对数字水印技 术产生了浓厚的兴趣。 在过去的几年中，各种水印算法如雨后春笋般地不断涌现，但数字水印 技术仍然是一个未成熟的研究领域，还有许多问题需要解决，其理论基础依 然非常薄弱，大多数水印算法还是经验性的。对数字水印系统_ j 乏晚，除了水 印算法本身的研究，还有一个很重要的方面就是水印算法的测评。然而，一 提到数字水印，我们往往会把重点放在如何设计个好的水印嵌入及恢复算 法，而如何束公I F 、客观的衡量个水印系统却被忽视了。目自n ，很多文章 提出的水 ；1 算法邵是用自己指定的图片实施的一系列自己指定的测试，最后 根据得出试验结架，就声称自己的水印算法有很好的鲁棒性。“J 址各种算法 的鲁棒性结论都是在不同的标准下得出的，这样既不能客观、个砸的评价某 个水印算法，也不能公币的比较各种水印算法的优劣。吲此，迫切需要设计 一套对水印系统进行公I F 的比较和评价的标准体系。 鉴于S t i F I ；, r k 等水印算法测评工具在全面、J 客观的衡量水印算法中的不 足之处，本文在分析水印测评标准基本要求的基础h ，捉f U 了水印算法测评 系统框架，并详细讨论了水印测评中的4 个主要模块：攻击模型、图像质量度 量、水印容量和水印系统的可靠性。在图像质量度量模块中，我们提出了一 种基于人类视觉u 向应函数的峰值信噪比( h P S N R ) 的失真测度准则，并且，利用 嚆数巍：琴 图像失真测度矩阵来充分反映图像前后质量的失真情况， i 仅可以反映两幅 图像的失真差异，还能使水印算法提供者明确具体位置的失真情况，从而可 以有针对性的刑算法进行改进，同时，还指出通过小波变换的多分辨率分析 来计算图像不同区域失真情况的意义。在水印系统可靠性分析中，文中论证 了使用R O C 曲线分析水印系统可靠性的意义，并用具体实例浇明了使用R O C 曲 线图的必要性，文中还给出的不同水印算法的R O C 对比图，很好的蜕明了使用 R O C 曲线图的优越性。在结论部分。文章指出了制定完善的数字水印测评标 准需要进步解决的几个问题，( 1 ) 水印作为所有权识别的不确定性问题( 2 ) 关于水印结构、水印嵌入方法、水印检测方法的标准化( 3 ) 水印测评标准中 的阀值的确定( 4 ) 水印系统的脆弱之处没有考虑如何进行全面测试与衡量。 关键词：数字水印，水印攻击，测评标准，算法评价 Ab e n c h m a l k i n gt o t - w a t e l n l a l k i n gm e t h o d s ( 1 0 l l l p t l t t 2 rS c i e n c e s t t l d e n t ：k t n gS h u q i n a d 7 i s e r ：L iB i a g I i W i t ht h er a p i dd e xe l o p m e n to l i n f o r m a t i o nt e c h n i q u e sa n dI n t e r n e tt h e S I o I 。a g e d u p l i c a t i o na n ds p l e a do fd i g i t a ln u l h i n l e d i ab t ? c o l l v 2 、，1 2 1 。) c o n v e n i e n L C o n s e q u e n t l yp i r a t ea n dd i s p u t e si nc o p , i i g h t IL l r l lO L l lt ob ea i l e x t r a o r d i n a r y S 1 2 1i o u si s s u et oO t l ls o e i e t 3 | | 1 cp l o t c e t i o no l n m l t i m c d i aI l l t l S tb cr e s o l v e d u r g e n t l y B e i n g am n 、c r l h ln l t 2 a n s t o c o p 3I i g h tp r o t e c t i o n a l l dS e C H I i t y a u t h e n t i c a t i o nd i g i t a l 、a t e l m a t k i n gg e t s1 1 1 0 1 Ca l l dI l l O D 2I e S t i l l c h l g a n i z a t i o n S a t t e n t i o n 相c I m a r k h 唯 w w I is p i i m c d 州1 r a p i d mt h eJ ：州j c “s h Wm e t h o d s h as eb e e n1 1 I e s c d l e di nt h el i t c I ：l l t l l ca l i dN e t e l a l 、a l c l I I K l l k i n gs J I 、U I cp a c k a g e s h a v e b e e nd e v e l o p e d b u td i g i t a l 、a t o l l l ：1 l ks t i l li sai l l t l l l a l t l l i t ) r e s c a r c hl i e l d 、i t h 1 1 1 1 1 1 1 ) o p c l l p t o b l e n l s A sh 1 a s 、a l e l + l l l a l k i n gs js l c mi sc o n c e r n e d c 、，a h l a t i o n I 、：l I c l 1 1 1 1 1 1 k i n gm e t h o d i s s t l p r a _ s e dt o a1 1 1 0 1 。c i m p e ll a n la s p e c t b e s i d e s " w a e r l l l ：1 1 k i n gm e t h o di t s e l fJ I o 、c 、c I I c l o r r i n gt ou ( 1 1 C 1 " 1 1 1 ：1 1 k i n gw ew i l l p u tt h ee m p h a s i s0 1 1b o x t od e s i g na l l e x c e l l e n tt t a l c l n l a l k i n ge m b e d d i n ga n d I e s u m i n gm e t h o d 叭，、t on a l u a t i i ：mt h ep e l l O r l l l ；| l l c eo l 、a l c l n l a lk i n gm e t h o d s f a i li si g n u l e d N 【、I I U 1 1 1 、x M | c l I I l ：1 i k i n gm e t h o d sp l o p o s e di st e s t e dh yu s i n g d i f f e r e n ti n a g e si l l l d " a t t a c k s 。F h e l e l b r e t h eI o b u s t n e s so l m a n 3 、a t e r m a l k i n g m e t h o d si sb a s e dt md i f l i ! t 1 7 1 1 1c r i t oi o n T h t l s ，e l e a t i n gt i l en e e dC o l na l u a t i o no f t h er e l a t i xcp e l I b t I l l a l l C C I t h e s en l e l i l o d sa g a i n s t 、i 1 l i o t i sl j | 1 c Ho l a l t a c k s A l t h o u g hS t i I I I K I I k s t l e t c c d s i nl - e 1 1c a l i I l gc c I l a i n 、e i l k l l k s st ri m a g e w a l e r n l a l 。k i n gm e t h o d s n l a i a l 3a g a i n s tg c o l n C t l i c d i s t o l l i o ni lh a ss e v e r a l d r a w b a c k st h a td on o ta l l m m I _ as t , l i da n dI 1 0 1 + o u g hp e l l I b l 1 1 1 a l l e l 2na l u a t i o ao l 、a I a t e r n a a r k i n g m e t h o d I nt h i s p a p e r an o v e l b e u c l a n l a r k i n g s 37 s t e mf o r “a t e r m a r k i n ga l g o r i t h n ：t h a tO X e r c o m et h ed i - a , , x b a c k so l S t i r m a r kh a sb e e n p r o p o s e d F o u rm a i nn ：o d u l e s - - a t t a c k i m a g e q t t a l i t 3 + m e a s u r e c a p a c i t ya n d r e l i a b i l i t yi nt h ep r o p o s e 5b e n c h m a r k i n ga r ed i s c u s s e di nd e t a i l I nt i l em o d u l eo f i m a g eq u a l i t ym e a s u r e w ep r o p o s ean o v e li m a g eq u a l i t 3 r n e a s u r eb a s e do nt h e r e s p o n s eo t j h u m a nI i s i e If r e q u e n c yf i r s t M o r e o v e