【正文】 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 1 緒論 在日常生活中，人們將紙幣對著光源，通過檢查其中是否有“水印”來判斷紙幣的真?zhèn)巍４送馑∵€被廣泛應(yīng)用于支票、證書、護(hù)照、發(fā)票等重要印刷品中，并成為判斷傳統(tǒng)印刷品真?zhèn)蔚囊粋€(gè)重要手段。而對于一些數(shù)字作品，比如圖像、音樂、視頻、電子圖書等，數(shù)字水印技術(shù)就成為保護(hù)這些數(shù)字作品的一個(gè)有效的選擇。數(shù)字水印技術(shù)在真?zhèn)舞b別、隱蔽通信、標(biāo)志隱含、電子身份認(rèn)證等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)字水印技術(shù)的研究涉及信息學(xué)、密碼學(xué)。數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模式識別等多種學(xué)科，其巨大而廣闊的應(yīng)用前景引起了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和軍方的關(guān)注。 數(shù)字水印產(chǎn)生的背景 作為傳統(tǒng)加密方法的有效補(bǔ)充手段，數(shù)字水印近年來引起了人們的高度重視，并逐步成為多媒體信號處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。數(shù)字水印技術(shù)通過一定的算法將一些水印信息直接嵌入到多媒體內(nèi)容當(dāng)中，但不影響原內(nèi)容的價(jià)值和使用，并且不能被人的知覺系統(tǒng)覺察或注意到，只有通過專用的檢測器或閱讀器才能提取。其中的水印信息可以是作者的序列號、公司標(biāo)志、有特殊意義的文本等，這些信息可以用來識別文件、圖像或音樂制品的來源、版本、作者、發(fā)行人等。數(shù)字水印與載體信息緊密結(jié)合并隱藏其中，成為源數(shù)據(jù)的一部分，并可經(jīng)歷一些攻擊手 段而存活下來。與加密技術(shù)不同，數(shù)字水印技術(shù)并不能阻止盜版活動(dòng)的發(fā)生，但它可以判別對象是否受到保護(hù)，監(jiān)視被保護(hù)數(shù)據(jù)的傳播、鑒別真?zhèn)魏头欠截?、解決版權(quán)糾紛等方面，為法庭提供了有力證據(jù)。 數(shù)字水印技術(shù)的出現(xiàn)有著深刻的歷史背景。世紀(jì)末，數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的普及給人們的工作和生活帶來了巨大便利，人們可以通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞重要信息，進(jìn)行網(wǎng)上貿(mào)易，或者發(fā)布自己的數(shù)字作品等等。以數(shù)字媒介為載體的多媒體信息如圖像、音樂和視頻等的傳播和獲取也變得日益快捷和方便，多媒體信息的交流達(dá)到了前所未有的深度和廣度。 但是隨之而來 的一些問題也出現(xiàn)了。一些非法個(gè)人、團(tuán)體在沒有得到數(shù)字作品所有者的許可下，利用網(wǎng)絡(luò)的開放性和共享性，隨意復(fù)制、篡改、傳播有版權(quán)的內(nèi)容，或者在電子商務(wù)中進(jìn)行非法盜用和惡意篡改等。由于數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)，使得對數(shù)字作品的侵權(quán)行為變得很容易。這些行為嚴(yán)重?fù)p害了數(shù)字作品創(chuàng)基于小波 分析 的圖像水印算法研究 2 作者和使用者的利益。因此，如何進(jìn)行有效的版權(quán)保護(hù)和信息安全保護(hù)，成為一個(gè)迫在眉睫的現(xiàn)實(shí)問題。 數(shù)字水印的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著數(shù)字化產(chǎn)品在中國的廣泛開展，特別是 這幾 年因特網(wǎng)用戶將成倍增長，電子商務(wù)會加速發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)上直接銷售數(shù)字化產(chǎn)品將給廠家?guī)順O大的商機(jī) ，如何有效保護(hù)產(chǎn)品的版權(quán)將成為廠商極為關(guān)心的問題。到目前為止，數(shù)字水印從研究對象上看主要涉及圖像水印、視頻水印、音頻水印、文本水印和三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)水印等幾個(gè)方面。其中大部分的水印研究和論文都集中在圖像研究上，其原因在于圖像是最基本的多媒體數(shù)據(jù)，且互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為圖像水印的應(yīng)用提供了直接大量的應(yīng)用需求 ，隨著需求的不斷變化，數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，主要有這幾個(gè)方面：版權(quán)保護(hù)、加指紋、標(biāo)題與注釋、篡改提示、使用控制、內(nèi)容認(rèn)證、商務(wù)交易中的票據(jù)防偽、隱蔽通信及其對抗等 。 本文所要研究的 內(nèi)容 本文是基于小波 變換的圖像水印算法研究，提出了一種基于二維離散小波變換的算法，本文研究內(nèi)容： 第一章緒論介紹了 數(shù)字水印的 產(chǎn)生背景 及其 應(yīng)用領(lǐng)域；第二章 介紹數(shù)字?jǐn)?shù)字水印概念、模型、特點(diǎn)、分類及其多種典型算法；第三章介紹了小波概念、小波函數(shù)、離散小波變換 、圖像的小波分解與重構(gòu)；第四章介紹了基于小波變換的數(shù)字水印算法原理；第五章基于小波變換的數(shù)字水印的實(shí)現(xiàn)代碼。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 2 數(shù)字水印 理論基礎(chǔ) 數(shù)字水印的概念 所謂數(shù)字水印，就是在數(shù)字宿主媒體 (如圖形、圖象、音頻、視頻或文本等 )中嵌入一定量的信息，根據(jù)對所加信息要求的不 同，這部分加入的信息或可見或不可見 (通常要求不可見 )，但都不影響原宿主媒體的功能，并對原宿主媒體起到保護(hù)的作用。通常這些加入的水印是含有版權(quán)信息或其它重要信息的數(shù)字符號，它可以是代表版權(quán)所有的文字、商標(biāo)、印鑒或是其它數(shù)字圖形、圖象、音頻、視頻或隨機(jī)序列信息。 數(shù)字水印技術(shù)是指利用數(shù)字產(chǎn)品的信息冗余性，把與多媒體內(nèi)容相關(guān)或不相關(guān)的一些標(biāo)識信息直接嵌入多媒體內(nèi)容中，并能夠通過計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脵z測電路及時(shí)地把水印檢測或提取出來的技術(shù)。這種技術(shù)充分利用了人的知覺系統(tǒng)(HVS)和人類聽覺系統(tǒng) ((HAS)的冗余特性。 數(shù)字 水印研究主要研究以下內(nèi)容 (1)水印基本理論的研究。水印基本理論研究包括有三部分的研究內(nèi)容。它是數(shù)字水印技術(shù)研究中最為關(guān)鍵的一部分。 ①水印的產(chǎn)生：就是構(gòu)造嵌入宿主媒體前的水印信息，可以是與宿主媒體直接有關(guān)的文本、圖象或者語音、視頻等數(shù)據(jù)信息。 ②水印的嵌入算法：是指根據(jù)不同的應(yīng)用目的，在數(shù)字媒體中選取適當(dāng)?shù)奈恢茫瑢⑺?shù)據(jù)隱藏在數(shù)字媒體中方法。 ③水印的提?。壕褪菣z測數(shù)字媒體中是否含有嵌入水印信息，或者將已知含有水印信息的媒體中的水印提取出來的方法。常用于檢驗(yàn)版權(quán)歸屬，軍事或其它秘密通信中，還可用于偵察和 監(jiān)控，以免泄密事件的發(fā)生。 (2)數(shù)字水印攻擊和抗攻擊能力的研究。是指研究增強(qiáng)水印抵抗各種攻擊的能力，以及對水印實(shí)施攻擊以消除水印的方法和策略。 (3)數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用研究：就是研究如何在工業(yè)中應(yīng)用水印技術(shù)來進(jìn)行版權(quán)保護(hù)或隱秘通信。 數(shù)字水印的模型 數(shù)字水印就是向被保護(hù)的數(shù)字作品信息，比如圖像、視頻、音頻等嵌入 某基于小波 分析 的圖像水印算法研究 4 些能證明版權(quán)歸屬或跟蹤侵權(quán)行為的信息，可以是作者的序列號、公式標(biāo)志或有意義的文本等等 。 從信號處理的角度看，嵌入載體對象的水印信號可以視為在強(qiáng)背景下疊加一個(gè)弱信號，只要疊加的水印信號強(qiáng)度低于人 眼視覺系統(tǒng)對比度門限或聽覺系統(tǒng)對聲音的感知門限，或就無法感知到信號的存在。由 于 受空間、時(shí)間和頻率特性的限制，因此通過對載體對象作一定的調(diào)整，就有可能在不引起人感知的情況下嵌入一些信息。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)完整水印系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必然包括水印的生成、嵌入和提取三部分 ： 1水印的生成 水印信號的產(chǎn)生通?；趥坞S機(jī)數(shù)發(fā)生器或混沌系統(tǒng)，或者是有意義的一些數(shù)據(jù)，如序列號、圖像等。產(chǎn)生的水印信號往往需要進(jìn)一步的變換以適應(yīng)水印嵌入算法。原始水印信號也可以預(yù)先指定，而在嵌入水印前對該水印信號可以做適當(dāng)?shù)淖儞Q或者不做變換，密鑰可以在 水印嵌入過程中產(chǎn)生。 2水印的嵌入 水印嵌入就是把水印信號加到載體數(shù)據(jù)中，嵌入準(zhǔn)則可以是量化嵌入、加法嵌入、乘法嵌入等。 量化嵌入：在量化水印算法中，水印通常是二值序列，通過一種量化替代方案把原始圖像數(shù)據(jù)替換成另一個(gè)量化值來嵌入水印。一種簡單的量化水印稱為奇偶嵌入水印，若宿主信號被里化為與之最近的偶數(shù)，則嵌入“ 0。若量化為與之最近的奇數(shù)，則嵌入“ 1,嵌入準(zhǔn)則可以是加法嵌入、乘法嵌入： )()()(39。 kawkxkx ?? 加法準(zhǔn)則 () )()()()(39。 kwkaxkxkx ?? 乘法準(zhǔn)則 () x可以表示原始產(chǎn)品采樣的幅度，也可以表示某種變換域的系數(shù)值，而作為嵌入強(qiáng)度的參數(shù) ? 可以選取不同的值或自適應(yīng)的值以確定達(dá)到最好的效果。 3水印的提取 水印提取和檢測系統(tǒng)的目的是提取出水印 w，或者是某種可信度的值，它表明了所考察數(shù)據(jù)中存在給定水印的可能性。在一些水印系統(tǒng)中，水印可以被精確的提取出來，這個(gè)過程稱為水印提取。 水 印提取過程負(fù)責(zé)從水印載體數(shù)據(jù)中提取出水印信息。 數(shù)字水印的特點(diǎn) 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 數(shù)字水印技術(shù)除具備信息隱藏技術(shù)的一般特點(diǎn)外，還具有其固有的特點(diǎn) 。 （ 1） 不可感知性 （ 不可見性 ）： 數(shù)字作品中嵌入數(shù)字水印不會引起明顯的降質(zhì)且不易被察覺 ； （ 2） 魯棒性 （ 穩(wěn)健性 ）： 指經(jīng)過各種處理操作或惡意攻擊后，數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別。 可能的攻擊包括篡改、偽造、去除水印等?？赡艿牟僮靼ㄐ诺涝肼?、濾波、增強(qiáng)、有損壓縮、幾何變換、 D/A 或 A/D 轉(zhuǎn)換等。 （ 3） 隱藏位置的安全性 ： 水印信息隱藏于目標(biāo)數(shù)據(jù)而非文件頭中，文件格式的變換不 應(yīng)導(dǎo)致水印數(shù)據(jù)的丟失。 （ 4） 無歧義性 ： 恢復(fù)出的水印或水印判決的結(jié)果應(yīng)該能夠確定地表明所有權(quán)，不會發(fā)生多重所有權(quán)的糾紛。 （ 5） 通用性 ： 好的水印算法適用于多種文件格式和媒體格式。通用性在某種程度上意味著易用性。 數(shù)字水印系統(tǒng)中，隱藏信息的丟失即意味著版權(quán)信息的丟失，從而失去了版權(quán)保護(hù)的功能，這一系統(tǒng)也就失去了存在的意義。因此數(shù)字水印技術(shù)必須具有較強(qiáng)的魯棒性、安全性和隱蔽性等特點(diǎn)。 數(shù)字水印的分類 根據(jù)數(shù)字水印分類的出發(fā)點(diǎn)不同，數(shù)字水印可以分為不同種類。各種分類方法并不是孤立的，例如一般要求公開水印是非 對稱盲水印。常見的幾種分類方法如下 ： 按水印的特性可以將數(shù)字水印劃分為魯棒水印和脆弱水印兩類。魯棒水印主要用于在