数字水印作为多媒体信息版权保护和完整性验证有效技术,随着宽带网络的使用和多媒体信息在网络大规模地流通,得到学术界和产业界越来越多的重视。到目前为止数字水印领域已经取得了一定的理论成果,但仍有一些方面被研究者忽略了,本文试图在总结比较已有的水印技术之上,研究信道编码在数字水印信道中的作用,最后根据前面的结果提出针对特定的应用设计数字水印方案的一般性指导步骤,并且本文还设计了两个实际的水印系统,基于CDMA的的视频水印系统和基于图像特征的健壮水印内容验证系统。 首先,通过理论和实验对比扩频通信技术水印信道和边信息水印信道的抗攻击能力,信道容量和失真强度,阐述了扩频数字水印技术和边信息数字水印的原理并对它们进行分析,分别给出了使用这两种技术水印系统的信道容量和比特差错率,然后对这两种水印技术做了一个比较。设计并实现了代表两种技术的两个典型数字水印方案,实验显示边信息数字水印由于充分利用了原载体信息,使得嵌入水印引起的失真大大减少,同时提高了水印容量,扩频数字水印技术因为利用了扩频技术,可以通过调节每个水印比特对应的变换系数的个数和水印信号能量来控制比特差错率,同时扩频水印对某些信号处理具有很强的鲁棒性。 研究了信道编码算法,包括分组编码算法如BCH码,Reed-Solomon码,卷积码和Turbo码在扩频通信技术水印信道和边信息水印信道中的作用;通过大量的实验结果可以得出信道编码算法在低误码率水印攻击信道有很明显的作用,在一定的攻击强度下,可以明显消除由于水印攻击引起的比特差错,同时由于使用信道编码算法,减低了单位载体嵌入的水印信息量,实验结果还显示,使用信道编码算法和没有使用信道编码算法MPSNR几乎相同。 根据两类主要的数字水印技术也既扩频水印技术和边信息水印技术的特点,和信道编码对降低比特差错的作用,本文分析了数字水印应用对性能的要求和应用可能受到的攻击,在此基础上总结了设计数字水印方案的一般性指导步骤,使针对特定的应用设计水印方案规范并流程化,便于抓住主要矛盾。该一般性指导步骤体现了水印应用的需求分析、可能受到的攻击、水印策略的选择和信道编码方法的应用之间的关系。 设计了基于CDMA的的视频水印系统,给出了该水印系统的算法描述和实验结果,该水印系统可以应用在电视和无线电广播监视。设计了基于图像特征的健壮水印内容验证系统,该方法不同于以往应用脆弱水印进行图像完整性验证方法,应用了健壮水印并且采用了边信息水印方法,对原载体的影响很小,通过比较待检测图像提取出的水印信息和该图像自身的边缘信息,不仅能检测出是否遭到篡改,并能定位出受篡改的部位,基于图像特征的健壮水印内容验证系统可应用在验证图像内容完整性的场合。