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数字水印的鲁棒性评测模型

曾高荣 裘正定

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数字水印的鲁棒性评测模型

曾高荣, 裘正定

Evaluation model for robustness of digital watermarking

Zeng Gao-Rong, Qiu Zheng-Ding
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  • 数字水印的鲁棒性是水印技术实用化的一个重要指标.与通过StirMark测试和各种仿真测试不同,定义互信息作为代价函数,建立水印系统鲁棒性描述和度量的一般模型.以扩频水印和量化水印为范例,推导出评测鲁棒性的互信息度量计算模型,并仿真分析了高斯噪声和JPEG压缩条件下互信息函数对鲁棒性的评估结果.实验以统计误比特率的方法计算图像DCT域中低频系数为载体的扩频水印误码率和一段音频数据三级小波细节系数为载体的量化水印误码率.互信息函数和误码率之间的匹配关系验证了互信息度量模型的有效性,互信息函数可以作为代价函数预测误码率的变化趋势.
    Robustness is one of the most important requirements when digital watermarking is applied. Different from the StirMark test and various simulation tests, a mutual information function is defined as a criterion to measure the robustness of watermarking algorithm. Taking the additive spread spectrum watermarking scheme and quantization index modulation (QIM) watermarking scheme as two examples, the calculation formulas of mutual information function are derived to evaluate the robustness of the algorithms. Numerical computation of mutual information is performed with change of watermark noise rate (WNR). In the experiment, spread spectrum watermarking is implemented in discrete cosine transform (DCT) and QIM watermarking is implemented in discrete wavelet transform (DWT). The statistic bit error rate (BER) is derived against Gaussian distribution noise and JPEG compression. Experiment results show that the evaluation conclusion of mutual information method is in accordance with the empirical BER. Mutual information can be selected as a cost function to predict the BER.
    • 基金项目: 国家科技支撑计划(批准号:2008BAH33B01),国家自然科学基金(批准号:60773015),国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA01Z460)资助的课题.
    [1]

    Cox I J, Miller M, Bloom J 2007 Digital Watermarking and Steganography (2nd ed) (Morgan Kaufmann) p7

    [2]

    Petitcolas F A, Anderson R J, Kuhn M G 1998 Proceedings of 2nd International Workshop on Information Hiding Portland, Oregon, USA, April 14—17 p218

    [3]

    Fan X H, Xiao J, Wang Y 2008 Journal of Image and Graphics 13 1979 (in Chinese) [樊晓华、肖 俊、王 颖 2008中国图形图象学报 13 1979]

    [4]

    Xiao J, Wang Y 2009 Journal of Electronics and Information Technology 31 552 (in Chinese) [肖 俊、 王 颖 2009 电子与信息学报 31 552]

    [5]

    Chen B, Wornell G 2001 IEEE Trans. on Information Theory 47 1423

    [6]

    He H J, Zhang J S 2007 Acta Phys. Sin. 56 3092 (in Chinese) [和红杰、张家树 2007 物理学报 56 3092]

    [7]

    Zou L J, Wang B, Feng J C 2008 Acta Phys. Sin. 57 2750 (in Chinese) [邹露娟、 汪 波、 冯久超 2008 物理学报 57 2750]

    [8]

    Song W, Hou J J, Li Z H, Huang L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4449 (in Chinese) [宋 伟、侯建军、李赵红、黄 亮 2009 物理学报 58 4449]

    [9]

    Cox I J, Killian J, Leighton T 1997 IEEE Trans. on Image Processing 6 1673

    [10]

    Feng J C, Yu Z B 2008 Acta Phys. Sin. 57 1409 (in Chinese) [冯久超、余振标 2008 物理学报 57 1409]

    [11]

    Poor H V 1998 An Introduction to Signal Detection and Estimation (2nd ed) (New York: Springer)

    [12]

    Cover T M, Thomas J A 2006 Elements of Information Theory (2nd ed) (New York: Wiley) p11 [阮吉寿、 张 华 2007 (译) 北京: 机械工业出版社 第11页]

    [13]

    Gray R M, Neuhoff D L 1998 IEEE Trans. on Information Theory 44 2325

    [14]

    Pérez-Freire L, Pérez-González F 2008 IEEE Trans. Information Forensics and Security 3 593

    [15]

    Nie Z P, Xiao H L 2007 Acta Phys. Sin. 56 1948 (in Chinese) [聂在平、 肖海林 2007 物理学报 56 1948]

    [16]

    Clarke R J 1985 Transform Coding of Images (New York: Academic)

    [17]

    Sun Z W, Feng D G 2005 Journal of Software 16 1798 (in Chinese)[孙中伟、 冯登国 2005 软件学报 16 1798]

    [18]

    Buccigrossi R W, Simoncelli P 1999 IEEE Trans. on Image Processing 8 1688

    [19]

    Chen B 2000 Ph. D. Dissertation (Cambridge, USA: Massachusetts Institute of Technology)

    [20]

    Fei C, Kundur D, Kwong R 2001 Proceedings of International Conference on Information Technology Los Alamitos Las Vegas, NV, USA, April 2—4 p79—84

    [21]

    Xiao J, Wang Y, Li X L 2007 Acta Electronica Sin. 35 786(in Chinese) [肖 俊、 王 颖、 李象霖 2007 电子学报 35 786]

  • [1]

    Cox I J, Miller M, Bloom J 2007 Digital Watermarking and Steganography (2nd ed) (Morgan Kaufmann) p7

    [2]

    Petitcolas F A, Anderson R J, Kuhn M G 1998 Proceedings of 2nd International Workshop on Information Hiding Portland, Oregon, USA, April 14—17 p218

    [3]

    Fan X H, Xiao J, Wang Y 2008 Journal of Image and Graphics 13 1979 (in Chinese) [樊晓华、肖 俊、王 颖 2008中国图形图象学报 13 1979]

    [4]

    Xiao J, Wang Y 2009 Journal of Electronics and Information Technology 31 552 (in Chinese) [肖 俊、 王 颖 2009 电子与信息学报 31 552]

    [5]

    Chen B, Wornell G 2001 IEEE Trans. on Information Theory 47 1423

    [6]

    He H J, Zhang J S 2007 Acta Phys. Sin. 56 3092 (in Chinese) [和红杰、张家树 2007 物理学报 56 3092]

    [7]

    Zou L J, Wang B, Feng J C 2008 Acta Phys. Sin. 57 2750 (in Chinese) [邹露娟、 汪 波、 冯久超 2008 物理学报 57 2750]

    [8]

    Song W, Hou J J, Li Z H, Huang L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4449 (in Chinese) [宋 伟、侯建军、李赵红、黄 亮 2009 物理学报 58 4449]

    [9]

    Cox I J, Killian J, Leighton T 1997 IEEE Trans. on Image Processing 6 1673

    [10]

    Feng J C, Yu Z B 2008 Acta Phys. Sin. 57 1409 (in Chinese) [冯久超、余振标 2008 物理学报 57 1409]

    [11]

    Poor H V 1998 An Introduction to Signal Detection and Estimation (2nd ed) (New York: Springer)

    [12]

    Cover T M, Thomas J A 2006 Elements of Information Theory (2nd ed) (New York: Wiley) p11 [阮吉寿、 张 华 2007 (译) 北京: 机械工业出版社 第11页]

    [13]

    Gray R M, Neuhoff D L 1998 IEEE Trans. on Information Theory 44 2325

    [14]

    Pérez-Freire L, Pérez-González F 2008 IEEE Trans. Information Forensics and Security 3 593

    [15]

    Nie Z P, Xiao H L 2007 Acta Phys. Sin. 56 1948 (in Chinese) [聂在平、 肖海林 2007 物理学报 56 1948]

    [16]

    Clarke R J 1985 Transform Coding of Images (New York: Academic)

    [17]

    Sun Z W, Feng D G 2005 Journal of Software 16 1798 (in Chinese)[孙中伟、 冯登国 2005 软件学报 16 1798]

    [18]

    Buccigrossi R W, Simoncelli P 1999 IEEE Trans. on Image Processing 8 1688

    [19]

    Chen B 2000 Ph. D. Dissertation (Cambridge, USA: Massachusetts Institute of Technology)

    [20]

    Fei C, Kundur D, Kwong R 2001 Proceedings of International Conference on Information Technology Los Alamitos Las Vegas, NV, USA, April 2—4 p79—84

    [21]

    Xiao J, Wang Y, Li X L 2007 Acta Electronica Sin. 35 786(in Chinese) [肖 俊、 王 颖、 李象霖 2007 电子学报 35 786]

  • [1] 王建伟, 赵乃萱, 望楚佩, 向玲慧, 温廷新. 相互依赖网络上级联故障鲁棒性悖论研究. 物理学报, 2024, 73(21): 218901. doi: 10.7498/aps.73.20241002
    [2] 杨武华, 王彩琳, 张如亮, 张超, 苏乐. 高压IGBT雪崩鲁棒性的研究. 物理学报, 2023, 72(7): 078501. doi: 10.7498/aps.72.20222248
    [3] 赵豪, 冯晋霞, 孙婧可, 李渊骥, 张宽收. 连续变量Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场在光纤信道中分发时纠缠的鲁棒性. 物理学报, 2022, 71(9): 094202. doi: 10.7498/aps.71.20212380
    [4] 贺锋涛, 杜迎, 张建磊, 房伟, 李碧丽, 朱云周. Gamma-gamma海洋各向异性湍流下脉冲位置调制无线光通信的误码率研究. 物理学报, 2019, 68(16): 164206. doi: 10.7498/aps.68.20190452
    [5] 闫夏超, 朱江, 张蜡宝, 邢强林, 陈亚军, 朱宏权, 李舰艇, 康琳, 陈健, 吴培亨. 基于超导纳米线单光子探测器深空激光通信模型及误码率研究. 物理学报, 2017, 66(19): 198501. doi: 10.7498/aps.66.198501
    [6] 陈世明, 吕辉, 徐青刚, 许云飞, 赖强. 基于度的正/负相关相依网络模型及其鲁棒性研究. 物理学报, 2015, 64(4): 048902. doi: 10.7498/aps.64.048902
    [7] 杜亚男, 解文钟, 金璇, 王金东, 魏正军, 秦晓娟, 赵峰, 张智明. 基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的误码率分析. 物理学报, 2015, 64(11): 110301. doi: 10.7498/aps.64.110301
    [8] 王律强, 苏桐, 赵宝升, 盛立志, 刘永安, 刘舵. X射线通信系统的误码率分析. 物理学报, 2015, 64(12): 120701. doi: 10.7498/aps.64.120701
    [9] 刘祥磊, 潘泽, 王雅丽, 史祎诗. 基于叠层衍射的数字水印算法研究. 物理学报, 2015, 64(23): 234201. doi: 10.7498/aps.64.234201
    [10] 李欢, 王友国. 一类非线性神经网络中噪声改善信息传输. 物理学报, 2014, 63(12): 120506. doi: 10.7498/aps.63.120506
    [11] 陈世明, 邹小群, 吕辉, 徐青刚. 面向级联失效的相依网络鲁棒性研究. 物理学报, 2014, 63(2): 028902. doi: 10.7498/aps.63.028902
    [12] 缪志强, 王耀南. 基于径向小波神经网络的混沌系统鲁棒自适应反演控制. 物理学报, 2012, 61(3): 030503. doi: 10.7498/aps.61.030503
    [13] 赵龙. 鲁棒惯性地形辅助导航算法研究. 物理学报, 2012, 61(10): 104301. doi: 10.7498/aps.61.104301
    [14] 周武杰, 郁梅, 禹思敏, 蒋刚毅, 葛丁飞. 一种基于超混沌系统的立体图像零水印算法. 物理学报, 2012, 61(8): 080701. doi: 10.7498/aps.61.080701
    [15] 魏正军, 万伟, 王金东, 廖常俊, 刘颂豪. 一种基于确定性量子密钥分发误码判据的相位调制器半波电压的精确测定方法. 物理学报, 2011, 60(9): 094216. doi: 10.7498/aps.60.094216.1
    [16] 邹露娟, 汪 波, 冯久超. 一种基于混沌和分数阶傅里叶变换的数字水印算法. 物理学报, 2008, 57(5): 2750-2754. doi: 10.7498/aps.57.2750
    [17] 和红杰, 张家树. 基于混沌的自嵌入安全水印算法. 物理学报, 2007, 56(6): 3092-3100. doi: 10.7498/aps.56.3092
    [18] 肖海林, 聂在平. 一种研究二元对称离散信道平均互信息的新方法. 物理学报, 2007, 56(4): 1948-1951. doi: 10.7498/aps.56.1948
    [19] 张佃中. 非线性时间序列互信息与Lempel-Ziv复杂度的相关性研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3152-3157. doi: 10.7498/aps.56.3152
    [20] 肖方红, 阎桂荣, 韩宇航. 混沌时序相空间重构参数确定的信息论方法. 物理学报, 2005, 54(2): 550-556. doi: 10.7498/aps.54.550
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-10-31
  • 修回日期:  2009-11-23
  • 刊出日期:  2010-04-05

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