基于混沌和离散分数阶傅立叶变换的数字水印算法分析

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1、青岛理工大学工学硕士学位论文摘，要随着信息技术和计算机网络的飞速发展，数字多媒体信息的存储、复制与传播变得十分方便。人们可以毫无限制的拷贝、散布和编辑各种数字媒体信息，从而使原创者的版权和经济利益受到侵害，数字多媒体信息的安全性、可信任度，以及由此引发的侵权问题、盗版问题和版权纠纷等问题日益严重。因此对多媒体数字信息的版权保护与内容鉴定，已成为迫切需要解决的问题。密码技术是信息安全领域的主要传统技术之一，是基于C．E．Shannon信息论及其密码学理论的技术，一般采用将明文加密成密文，其保护方式是控制文

2、件的存取。但是，加密的密文容易引起非法授权者的兴趣，激发他们的破译热情。数字水印技术是近几年国际学术界兴起的一个前沿的研究领域，与信息安全有密切关系，它通过在被保护的数字对象中嵌入某些秘密信息——即水印来证明版权归属或者跟踪侵权行为。这样，数字水印技术作为加密技术的补充，在多媒体信息的版权保护与完整性认证方面得到了迅猛发展。通过对大量的相关文献和资料进行查询和阅读，目前数字水印研究领域存在的主要问题是如何更安全的保护版权，以及在各种攻击中怎样提高数字水印的鲁棒性。本文提出了一种基于混沌和离散分数阶傅立叶

3、变换的数字水印算法，以提高数字水印的安全性和鲁棒性。文章首先系统地总结了变换域的数字水印嵌入算法和混沌理论，讨论了混沌对水印的置乱，深入研究了离散分数阶傅立叶变换的数字水印算法。然后综合混沌序列及离散分数阶傅里叶变换的特点，设计了一种包含版权信息的二值图像作为待嵌入的水印，利用Logistic混沌序列对其加密置乱，然后将水印图像间接嵌入到原始图像的分数阶傅里叶变换域中的相位成分中，以此来实现水印的安全隐藏。该算法在提取水印时，不需要提供原始载体图像，实现了盲提取。最后基于MATLAB环境，编程实现了基于

4、混沌和离散分数阶傅立叶变换的数字水印算法。通过对算法的验证和分析，表明该算法不仅可以隐藏数字水印信息，而且具有良好的鲁棒性。经过本人的归纳整理和思考，完成的主要工作如下：(1)系统总结了数字水印技术的相关概念，混沌的理论，混沌系统的工作原理以及如何将混沌应用于数字水印系统中。青岛理工大学工学硕士学位论文(2)认真研究了变换域的数字水印算法理论，分析了离散分数阶傅立叶变换的优势和傅立叶变换的离散化算法一分解型离散化算法。(3)在研究目前的数字水印变换域算法的基础上，提出了一种基于混沌和离散分数阶傅立叶变换

5、的数字水印算法。该算法首先将原始水印信息进行置乱，并将置乱后的水印信息嵌入到原载体图像的分块离散分数阶傅立叶变换的相位谱矩阵中。实验表明，该算法性能良好，满足水印的安全性和鲁棒性。关键词数字水印；混沌；离散分数阶傅立叶变换；安全性；鲁棒性Ⅱ青岛理工大学工学硕士学位论文AbstractAstherapiddevelopmentofinformationtechnologyandcomputernetworks，thestorage，replicationanddisseminationofthedigit

6、almultimediainformationhasbecomeveryconvenient．Weareenjoyingthepleasureandconvenienceofvisualandauralenjoymentofthemultimediamessagingtechnology．WeCanquicklyandeasilyaccessviatheIntemet,orbycopying。Howeverwehavenorestrictionsoncopy,distributeandmodifythe

7、editmultimediamessages．Howtoprotectthecopyrightandeconomicinterestsofdigitalmedia,thesecurityissuesofthedigitalmultimediainformation，trustworthiness，theresultingproblemscausedbyinfringementandillegalcopyhaveincreasinglybecomeaserioussocialproblem．Therefo

8、re，theprotectionoft．hecopyrightandcontentsofthedigitalmultimediadigitalinformationhasbecomeallurgentproblemtobesolved．Thecryptographyisoneofthemajortraditionaltechnologiesinthefieldofinformationsecurity．Itisbasedoninformat