【正文】 編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 題目： 基于離散小波變換的數(shù)字水印算法 物聯(lián)網(wǎng)工程 學(xué)院 電子信息工程 專業(yè) 二〇一三 年 五 月 摘要 I 摘 要 隨著網(wǎng)絡(luò)通信的飛速的發(fā)展以及多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)的保護(hù)問題變得越來越重要。數(shù)字水印技術(shù)已成為解決數(shù)字多媒體版權(quán)問題的主要工具。 目前基于小波域的算法有很多，有簡(jiǎn)單的直接在經(jīng)過小波變換的分量中嵌入水印，有兩域結(jié)合的水印算法等，其中基于小波變換 (DWT)和奇異值分解 (SVD)結(jié)合的算法可以充分利用 DWT 的多分辨率特性和 SVD 所固有的特征．小波變換的多分辨率特性 可根據(jù)各自的重要程度對(duì)圖像進(jìn)行分級(jí)處理，奇異值分解的奇異值的穩(wěn)健性是一種內(nèi)蘊(yùn)特性，都 增強(qiáng)了水印的不可見性和魯棒性． 本文分析討論了數(shù)字水印技術(shù)的基本原理、典型算法幾數(shù)字水印攻擊方法，研究了一種基于離散小波變換的數(shù)字水印算法。該算法使用推廣的 Arnold 變換對(duì)水印進(jìn)行置亂，提高了水印 的安全性；利用人類視覺系統(tǒng)確定水印的嵌入強(qiáng)度，提高了水印的不可感知性；實(shí)現(xiàn)了樹蔭的忙提取，增強(qiáng)了算法的適用性。本文對(duì)所提出的算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了性能分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所研究的算法具有良好的魯棒性，同時(shí)也很好地保證了水印的不可感知性。 關(guān)鍵字：數(shù)字水??；離散小波變換；圖像置亂；人類視覺特性 Abstract II ABSTRACT With the rapid development of work munication and broad appkication of multimedia techniligy,copyright protection of digital median work is being more and more watermarking is viewed as an effective tool for copyright protection of multimedia data. Now algorithms based on DWT have many, including embedding watermark directly after DWT,bining two domains and so algorithms based on DWT and SVD can take full account of characteristic of the multiresolution of DWT and inherent factors of characteristic of the multiresolution of DWT can process an iamge at rated according to their important points,and the values of SVD is very which enhance the invisibility and robustness. At first the principle,typical algorithms and attack analysis of digital watermark is ,a watermarking algorithm based on DWT is watermark image is scrambled by a generalized Arnold transform so as to improve the security of the watermark。the watermark is embedded into the middlefrequency subband which guarantees the robustness of the algorithm。In order to implement the blind extraction,this paper improves an embedding algorithm based on HVS,which enhances the applicability of the paper tests the algorithm,and quantity of experiment data shows that algorithm has good robustness,and the imperceptibility of watermark can be guaranteed at the same time. Keywords: digital watermark； DWT； image scrambling； HVS 目錄 i 目 錄 摘 要 ...................................................................................................................... I ABSTRACT.......................................................................................................... II 目 錄 .................................................................................................................... I 第 1 章 緒論 .......................................................................................................... 1 選題背景及意義 ........................................................ 1 數(shù)字水印概述 .......................................................... 1 .......................................................... 1 數(shù)字水印的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................... 3 本文的研究?jī)?nèi)容 ........................................................ 3 第 2 章 數(shù)字圖像水印算法與抗攻擊性能分析 ................................................... 5 數(shù)字圖像水印系統(tǒng)的基本模型 ............................................ 5 水印攻擊 .............................................................. 6 水印的檢測(cè)與 評(píng)價(jià) ...................................................... 6 第 3 章 基于 DWTSVD 分解的水印算法的設(shè)計(jì) ............................................... 9 小波變換的基本理論 .................................................... 9 ................................................................... 9 ........................................................ 9 基于 DWTSVD 分解的水印嵌入算法 ....................................... 10 基于 DWTSVD 分解的水印提取算法 ....................................... 13 第 4 章 MATLAB 仿真結(jié)果 ............................................................................... 15 仿真實(shí)驗(yàn) ............................................................. 15 抗攻擊性能分析 ....................................................... 18 小結(jié) ................................................................. 24 第 5 章 結(jié)論與展望 ............................................................................................ 25 結(jié)論 ................................................................. 25 不足之處及未來展望 ................................................... 25 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 27 致 謝 ................................................................................................................. 28 附錄 A： 程序代碼 ............................................................................................ 29 基于離散小波變換的數(shù)字水印算法 1 第 1 章 緒論 選題背景及意義 隨著多媒體數(shù)據(jù)在網(wǎng)上交易和傳送的日益增多 ,由于數(shù)字信息極易被篡改、復(fù)制與散布 ,如何對(duì)數(shù)字作品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)進(jìn)行保護(hù)已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。對(duì)數(shù)字產(chǎn)品的保護(hù)最初是通過加密來完成的 ,但這種方法至少有兩個(gè)問題 :首先 ,加密算法存在被破解的可能性 ,而且一旦被破解 ,將沒有辦法證明產(chǎn)品的所有權(quán)。另外 ,加密將影響數(shù)字產(chǎn)品的傳播 ,限制了數(shù)字產(chǎn)品迅速發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。 新近出現(xiàn)的水印技術(shù)正好對(duì)這方面的問題進(jìn)行了很好的探索 ,它是將具有確定性和保密性的信息直接嵌入到原始數(shù)據(jù)并作為原始數(shù)據(jù)的一部分而保留在其中 ,因而即使在解密之后仍可以跟蹤數(shù)據(jù)的復(fù)制和傳輸 ,對(duì)媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的保護(hù)。 作為數(shù)字水印嵌入方法 ,離散小波變換 (DWT)越來越受到研究人員的重視 ,DWT方法的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以將圖像分解到頻域中 ,同時(shí)還保留了圖像在空間上的分布。這對(duì)于加強(qiáng)數(shù)字水印以及有損壓縮和局部剪裁等的魯棒性是非常有效的 ,另一方面小波變換的多分辨率分析和人的視覺特性能較好匹配 ,因此 ,從水印可見性的角度講 ,DWT也更接近 HVS的要求。數(shù)字水印技術(shù)可以對(duì)多媒體信息進(jìn)行有效地保護(hù)，但由于該技術(shù)的研究涉及了圖像和信號(hào)處理、密碼學(xué)、現(xiàn)代通信技術(shù) 、編碼理論以及神經(jīng)審理學(xué)等眾多領(lǐng)域，是一門多學(xué)科交叉的學(xué)科，因此給研究工作帶來了一定的難度。盡管目前國(guó)內(nèi)外數(shù)字水印技術(shù)的研究者正在努力建立一個(gè)相對(duì)完善的、能夠提供普遍指導(dǎo)意義的理論基礎(chǔ)，但就目前狀況而言，這項(xiàng)工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到令人滿意的地步。無論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，數(shù)字水印技術(shù)的研究都還不成熟，從理論導(dǎo)刊應(yīng)用都還處于發(fā)展的初級(jí)階段，還有很多問題有待于解決。因此，不論從理論角度還是從應(yīng)用角度來看，開展數(shù)字水印技術(shù)的研究，不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義，還有機(jī)器重要的經(jīng)濟(jì)意義。 數(shù)字水印 概述 Cox 等把水印定義 為“不可感知地在作品中嵌入信息的操作行為” [2]；楊義先等認(rèn)為“ 數(shù)字水印是永久鑲嵌在宿主數(shù)據(jù)中的具有可鑒別性的數(shù)字信號(hào)或模式，并且不會(huì)影響宿主數(shù)據(jù)的可用性 ” [3]． 大部分學(xué)者認(rèn)為所謂數(shù)字水印技術(shù)，就是將數(shù)字水印嵌于一個(gè)宿主載體中，不被覺察到或者不易被注意到，而且同時(shí)不影響宿主載體的視覺效果和使用價(jià)值，宿主載體可以是圖像、聲音、文字、符號(hào)和數(shù)字等一切可以作為標(biāo)記和標(biāo)識(shí)的信息．?dāng)?shù)字水印技術(shù)實(shí)際是利用數(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(shí)信 息直接或間接嵌入多媒體內(nèi)容中，通過對(duì)水印的檢測(cè)和分析 保證數(shù)字信息的完整可靠性，從而成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)和數(shù)字多媒體防偽的有效手段． 數(shù)字水印的 基本特征 不同的用途，對(duì)于數(shù)字水印的要求各不相同，通常我們要求數(shù)字水印應(yīng)具有如下基本特征 [4 5]： (1) 安全性 數(shù)字水印能抵抗各種蓄意的攻擊，主要是指水印不容易被復(fù)制和偽造的能力，以及不江南大學(xué)學(xué)士學(xué)