混沌数字水印系统设计与实现

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文杭州电子科技大学硕士学位论文混沌数字水印系统的设计与实现研究生：刘瑜指导教师：王光义教授2012年12月杭州电子科技大学硕士学位论文DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDesignandImplementationofChaoticDigitalWatermarkSystemCandidate:LiuYuSupervisor:Prof.WangGuangyiDecember，2012杭州电子科技大学硕士学位论文杭州电子科技大学学

2、位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍

3、然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着信息技术的迅速发展，人们可以很方便地获得数字多媒体信息，但同时，数字多媒体信息也更容易遭受到攻击者的攻击，比如剪切、非法拷贝、旋转、缩小、放大等，因此，信息的版权保护等问题就成为信息安全领域的一个研究热点。作为一种新的数字产品版权保护的技术手段，数字水印正逐步应用于数字图像版权保护等各个

4、领域。混沌因其对初始状态极端敏感、类噪声、非周期等优良特性与传统密码学建立了紧密的联系，并逐渐形成了一门新的理论学科：混沌密码学。本文将混沌应用于数字水印技术之中，先对二值水印图像进行混沌加密置乱，然后采取某一种嵌入算法把置乱后的水印图像嵌入到原始载体图像中而不引起载体图像的视觉变化，这样就构成了一种双重加密。水印信息能标识载体图像，从而保护载体图像作者的版权。最后验证含水印载体图像的抗攻击性，即攻击是否会导致水印信息的丢失。具体的工作内容如下：（1）对混沌理论和数字水印的基础知识进行了研究，包括混沌的定义、运动特性、判断准则以及数字水印的概念、特性、

5、分类等。在此基础上，结合密码学的基本知识总结了混沌与密码学的关系，为后面的混沌密码研究奠定基础。（2）为了得到良好加密性能的混沌序列，在原有Henon映射系统的基础上，提出了一个新的混沌系统，对其进行了基本的动力学分析，其中包括平衡点、分岔图、Lyapunov指数图和最大Lyapunov指数图。介绍了新混沌系统基于DSP的实现和数字混沌序列产生方法，同时详细说明了美国国家标准与技术研究院发布的序列随机性能测试工具包STS，这个工具包包含了对混沌伪随机序列的十五项性能测试指标和结果判断标准。通过最后得出的测试结果，可以判断所测试的混沌伪随机序列是否可以用

6、于各种加密场所。（3）对混沌序列的复杂性进行了重点分析，研究了测量混沌伪随机序列复杂度的几种方法，比如测度熵（K-S）、近似熵（ApEn）、样本熵（SampEn）、模糊熵（FuzzyEn），运用了各种熵算法对Lorenz、Logistic、Henon、新型Henon映射、超混沌Lorenz等混沌系统的复杂度进行详细的仿真和对比分析。（4）基于混沌序列设计与实现了一种数字水印系统。该系统是在matlab仿真平台下，先以混沌伪随机序列的初始控制参数作为原始密钥来对水印信息进行置乱，随后采用离散小波变换—奇异值分解（DWT-SVD）的嵌入算法把加密后的水印信

7、息嵌入到原始载体图像中，最后对含水印载体图像进行攻击测试和安全性分析，看攻击后的含水印载体图像能否恢复出水印信息，如果通过提取算法和解密算法能正确得出水印信息，则说明各项算法的有效性与数字水印系统良好的安全性。关键词：混沌，数字水印，离散小波变换，奇异值分解I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology,peoplecaneasilyaccesstogetthedigitalmultimediainformation.Meanwhile,digitalmulti

8、mediainformationalsocaneasilysuffertheattacksby