【正文】 本文是通過特定的攻擊手段來評估小波系數(shù)的穩(wěn)定性的，因此缺乏一般性和普遍性，這是需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。加入高斯噪聲后宿主圖像的 峰值 信噪比為 [9]。從視覺上可以看出本文給出的水印嵌入算法具有很好的不可見性 [8]。 采用如下公式檢測水印存在與否： 2( , ) / ( )i i iw w w w w? ? ? ?? ?? 當(dāng)提取出的水印 w? 與原水印 w 的相關(guān)值大于某一門限時，檢測到水印的存在。本文經(jīng)過反復(fù)實驗，決定 a 的取值為 。另一種意見則認(rèn)為中高頻子圖的小波系數(shù)幅度一般較小，常接近于 0，而低頻部分集中了圖像的大部分能量，系數(shù)的振幅比細(xì)節(jié)子圖的系數(shù)大得多，由人類視覺特性可知，背景亮度越大，嵌入信號的 JND 就越高，即低頻逼近子圖具有較大的感覺容量，相當(dāng)于一個強(qiáng)背景，可以容納更強(qiáng)或者更多的水印信息，只要迭加的水印信號低于 JND 值，視覺系統(tǒng)就無法感覺到信號的存在。該算法改善了文獻(xiàn)的性能，在加大篡改檢測效果的同時，極大的降低了虛警率。 （ 2）基于量化的數(shù)字水印算法 在量化水印算法中，所用的水印通常是二值圖像或二值序列，根據(jù)一種量化方案把原數(shù) 據(jù)替換成另一種量化值來嵌入水印。 Wolfgang 等提出了一種基于小波 變換的擴(kuò)頻水印算法，此算法在擴(kuò)頻水印算法中很具有代表性。相反，高頻子帶攜帶的圖像的邊緣和紋理信息，人眼對這部分信息不敏感，因此，在這部分嵌入水印，可以避免引起圖像的失真，但同時水印容易遭到破壞。那種分層目錄結(jié)構(gòu)的水印算法可以在傳輸過程中檢測出水印，從而大大的簡化計算量。在人眼視覺系統(tǒng)模型（ HVS）中，人眼對低頻信號較高敏感度，而對中、高頻信號的反應(yīng)則較為遲鈍，并且衰減得很快。），因此總的輸出矩陣仍為 NN? 。但是出于二維積分運算比較麻煩，且通常工程直接面對的是一個離散矩陣而不是原始連續(xù)函數(shù)。, , ,1( ) , ( ) ( , ) ( )j k j k f j kj k jkf t f t W T j k tA? ? ????? （ 39） 當(dāng) A=B=1 時，離散小波序列 ? ?, ,jkj k z? ?為一正交基，此時離散小波變換的逆變換公式為： 39。 關(guān)于小波變換式，有以下幾點補(bǔ)充說明： （ 1）尺度因子 a 的作用是將基本小波 ()t? 作伸縮， a 愈大 ta???????愈寬。 （ 3）在任何尺度 a，時間點 b 上，窗口面積 t ??? 保持不變，也即時間、尺度分辨率是相互制約的，不可能同時提高。 記 ?? 為 ()t? 的傅里葉變換，即： ? ( ) ( ) 0jwtt e dt? ? ? ???? 。因此，小波變換方法是一種有效的信號時頻分析方法 [4]。 離散傅立葉變換的局限性 傳統(tǒng)的離散傅里葉變換是通過尋找信號的幅度和相位頻譜 ,用它的頻率分量對信號進(jìn)行分析。 小波分析的出現(xiàn)是傅里葉分析發(fā)展史上里程碑式的進(jìn)展。湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 實驗表明，在古典音樂信號中幾 乎感覺不到這種改變，但是卻可以非常有效地阻止水印信號的檢測定位，達(dá)到難以提取水印信號的目的。 （ 3） StirMark 攻擊： StirMark 是一種通用工具，專門用來對水印算法及其它隱秘術(shù)進(jìn)行魯棒性測試。另外，為了實現(xiàn)數(shù)字水印的標(biāo)準(zhǔn)化，必須對各種水印算法進(jìn)行安全性測試。 實際應(yīng)用 的水印技術(shù)整體設(shè)計方案可以用圖 、圖 來概括描述。 設(shè)載體圖像為 I，待嵌入的水印信息為 W，實際嵌入的水印信號為 w? ,密鑰為 K,水印提取和檢測函數(shù) D,水印嵌入函數(shù)為 F。數(shù)字水印是指利用數(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，并能夠通過計算機(jī)或?qū)Ｓ脵z測電路及時地把水印檢測或提取出來的技術(shù)。頻域方法是將水印添加到原始圖像的某種變換系數(shù)中 ，更容易與人的感知系統(tǒng)的某些掩蔽特性相結(jié)合，與數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如 JPEG 等兼容。 一般說來，非盲水印的穩(wěn)健性比較強(qiáng)，但其應(yīng)用受到存儲成本的限制。 （ 2） 按水印的魯棒性劃分 按水印的魯棒性可以將數(shù)字水印分為脆弱數(shù)字水印和魯棒數(shù)字水印兩種。 （ 6）內(nèi)容保護(hù) 在一些特定應(yīng)用中，數(shù)字產(chǎn)品內(nèi)容的所有者可能會希望要賣的多媒體內(nèi)容能公開自由地預(yù)覽，以盡可能地多招來潛在的顧客，但也需要防止這些預(yù)覽的內(nèi)容不被其它人用于商業(yè)目的。比如，在圖片或照片中加入制作或拍攝時間、地點、圖像名稱、內(nèi)容簡介、創(chuàng)作者等；在CD 音樂中隱藏樂典的簡介、作曲、定購信息、訪問鏈接等；在數(shù)字視頻中嵌入各種語言構(gòu)成多語言電影系統(tǒng)，以適應(yīng)不同用戶的需要等。因此一個好的水印算法應(yīng)該能夠提供完全沒有爭議的版權(quán)證明 [2]。這種技術(shù)是困難的，但并不是不可能的，因為人類的感覺器官并不是特別精密的系統(tǒng)，所謂的不可感知并不是絕對感知不到的，目前，當(dāng)需要在這兩方面兼顧時，人們通常是在保證 “ 相對 ” 不可感知的前提下盡可能地提高水印魯棒性。當(dāng)有敵意的第 三方試圖通過某些處理來去除或修改嵌入的信息時，只會引起保護(hù)信息的明顯改變，從而提醒合法的所有者或使用者，達(dá)到對信息的保護(hù)作用。同時，國家 “836 計劃 ” ， “973” 項目，國家自然科學(xué)基金等都對數(shù)字水印的研究有項目資金支持。從公開發(fā)表的文獻(xiàn)看，國際上在數(shù)字水印方面的研究剛開始不久，但由于大公司的介入和美國軍方及財政部的支持，該技術(shù)研究的發(fā)展速度非常快。因而，加密技術(shù)不能很好地保證數(shù)字多媒體產(chǎn)品的版權(quán)。它通過在數(shù)字產(chǎn)品中嵌入可感知或不可感知的信息來確定數(shù)字產(chǎn)品的所有權(quán)或檢驗數(shù)字內(nèi)容的原始性。 Discrete Wavelet transform 。 數(shù)字水印技術(shù)從根本上說，屬于信息隱藏技術(shù)，論文首先介紹了數(shù)字水印技術(shù)的 歷史和現(xiàn)狀，然后介紹了數(shù)字水印技術(shù)的基本特征、分類、應(yīng)用領(lǐng)域等。 5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求： (1) 撰寫設(shè)計報告； (2) 設(shè)計報告要求字?jǐn)?shù)達(dá) 2 萬字，提供電子版和文字版； (3) 設(shè)計報告包括目錄、中英文摘要、關(guān)鍵詞、方案選擇及確定、技術(shù)要求、設(shè)計過程及參數(shù)計算、軟件流程圖及源程序、調(diào)試方法及步驟 、小結(jié)等； (4) 提供電路原理圖，要求用 A0 或 A1 圖紙描繪。 關(guān)鍵詞： 數(shù)字水印； 信息隱藏技術(shù) ；離散小波變換；水印嵌入及提取 。這標(biāo)志著一門新興的交叉學(xué)科 —信息隱藏學(xué)的正式誕生，在計算機(jī)、通訊、保密學(xué)等領(lǐng) 域有著廣闊的應(yīng)用前景。這一系列數(shù)字化技術(shù)本身的可復(fù)制和廣泛傳播的特性所帶來的負(fù)面效應(yīng)，已成為信息產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的一大障礙?？梢?，數(shù)字水印技術(shù)正好彌補(bǔ)加密技術(shù)的不足，它不是防止別人非法讀取數(shù)字信息，而是進(jìn)行版權(quán)申明或在非法用戶讀取信息 后對其進(jìn)行追蹤。 國外數(shù)字水印技術(shù)研究的高潮也激起了國內(nèi)專家和知名學(xué)者的極大興趣，業(yè)內(nèi)的許多有識之士紛紛加入到這方面研究的洪流中來，從各個方面對該技術(shù)開展了廣泛而深入的研究，并且取得了許多高水平的研究成果。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第二章 數(shù)字水印技術(shù) 數(shù)字水印的基本特征 不同的用途 ,對于數(shù)字水印的要求各不相同。對于魯棒和易損的不可見水印來說，這是一個最基本的要求。水印算法能識別被嵌入到保護(hù)對象中的所有者的相關(guān)信息（如注冊的用戶號碼、產(chǎn)品標(biāo)志或者有意義的文字等），并能在需要的時候?qū)⑵涮崛〕鰜?。?dāng)發(fā)現(xiàn)未經(jīng)授權(quán)的拷貝時，就可 以根據(jù)此拷貝所恢復(fù)出的指紋來確定它的來源，以追究非法傳播者的責(zé)任。與其它水印不同的是，這類水印必須是脆弱的，并且檢測水印信號時，不需要原始數(shù)據(jù)。 數(shù)字水印的分類 數(shù)字水印的分類方法多種多樣，從不同的角度可以如下進(jìn)行分類： （ 1） 按水印的可見性劃分 按嵌入水印后數(shù)字產(chǎn)品中水印是否可見可將數(shù)字水印分為可見水印和不可見水印。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，會有更多類的數(shù)字媒體出現(xiàn)，同時也會產(chǎn)生相應(yīng)的水印技術(shù)。但對無意義的水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能通過統(tǒng)計決策來確定信息中是否含有水印。隱蔽標(biāo)識水印是在圖像中加入注釋信息，對圖像進(jìn)行說明和作者介紹等，不占用帶寬，需要隱藏的數(shù)據(jù)量較大。 從數(shù)字通信的角度看，水印嵌入可以理解為在一個寬帶信道（載體圖像）上用擴(kuò)頻通信技術(shù)傳輸一個窄帶信號（水印信號）。 步驟 3：水印的提取和檢測：水印的提取是指從水印圖像中完全恢復(fù)出水印信息的過程；水印的檢測是判斷圖像中特定水印信號的存在性的過程。其中恢復(fù)的數(shù)據(jù)可與原始的水印信號進(jìn)行相似度或可信度來測量，以此來判定水印信息的存在與否 [3]。這類操作有：圖像壓縮、圖像量化與圖像增強(qiáng)、圖像栽剪、線性或非線性濾波、疊加噪聲、幾何失真、 A/D 轉(zhuǎn)換以及圖像的校正等。 （ 5）馬賽克攻擊：由于通常的水印算法都要求原始圖像的大小不小于某個值，因此，攻擊者將水印圖像分割為若干很小的圖像，再在瀏覽器中將這些子圖像依次拼接起來，與含水印圖像有相同的視覺效果。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第三章 小波分析理論 小波分析理論基礎(chǔ) 長期以來，傅里葉變換一直是信號處理領(lǐng)域中最完美，應(yīng)用最廣泛的一種分析手段。所有這些看法都正確的，因為 “小波 ”具有非常豐富的數(shù)學(xué)內(nèi)容，并且是對應(yīng)用有巨大潛力的多方面適用工具。因此，好的時間分辨率和好的頻率不可能同時達(dá)到。 12, ( ) ( )ab tbta a???? a,b∈ R； a0 （ 32） , ()abt? 稱為小波基函數(shù)，簡稱小波基。如果我們將尺度理解為時間窗口的話，則小尺度信號為短時間信號。 任意函數(shù) ()ft 的連續(xù)變換（ Continue Wavelet Transform） ,簡稱（ CWT）： ,1( , ) ( ) , ( ) ( ) ( )f a bRtbW T a b f t t f t d taa?? ??? ? （ 34） 其中 tba? ???????為 ()tba? ?的共軛。然后再將 t 軸用 sT 歸一化，上式就變?yōu)椋? 2, ( ) 2 ( 2 )j jjk t t k??? ??? （ 37） 我們稱上式為離散小波函數(shù)。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 二維小波變換的樹形算法示意圖 重構(gòu)算法公式為 : ? ?, , 0 0 , 1 0, 0 1 , 1 1,( 2 ) ( 2 ) 2 ( 2 )( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 )j l j jk m i j i jk m k mjji j i jk m k ms s h k i h m l h k i h m lh k i h m l h k i h k l???? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ????? （ 315） 上述快速算法，是在已知原始二維函數(shù)在某一尺度空間的展開系數(shù)矩陣 ,jmns 基礎(chǔ)上進(jìn)行計算的。 圖中用 g 代替式（ 311） —（ 314）中的 1h ，表示高通濾波器系數(shù)，用 h 代替式（ 311）—（ 314）中的 0h ，表示低通濾波器系數(shù)，下標(biāo) x 表示對矩陣沿行方向進(jìn)行濾波，下標(biāo) y表示對矩陣沿列方向進(jìn)行濾波， 2? 表示二倍抽取， 2? 表示二倍插值。這說明，小波變換對圖像能量具有較好的集中作用。 小波域嵌入水印的優(yōu)點 對比于 DCT， DWT 具有以下優(yōu)點：它對一幅圖像來說具有多分辨率和分層次的特性，解碼過程可以連續(xù)地從低分辨率過渡到高分辨率，而 DCT 對一幅圖像的分辨率只有一個，不能做到根據(jù)圖像的區(qū)域不同頻率來進(jìn)行不同層次的分辨； DWT 比 DCT 更接近人眼視覺系統(tǒng)，因此圖像經(jīng)小波域編碼的高比特率壓縮后，比經(jīng)過同樣比特率的 DCT要少很多的擾動； DWT 產(chǎn)生一個空間 尺度函數(shù)，在對一幅圖像的描述中，高頻的信號可以在像素域中精確地被定位，同時低頻的信號則在頻域精確地定位。 （ 4）小波域的高分辨率子帶用來描述圖像特征，如紋理和邊緣區(qū)域等，通常我們把大能量的水 印加入到大的小波系數(shù)中，因此影響的正好是圖像的紋理區(qū)域和圖像變化的邊緣區(qū)域，而這些區(qū)域也正是人眼對之變化不敏感的區(qū)域。在水印檢測時，通過計算偽隨機(jī)序列和提取水印序列的相關(guān)性來實現(xiàn)。水印的提取需要原始圖像。 Lu 提出一種中值量化的脆弱水印方法。由于圖像幾子帶的 LSB 平面各不相同，因此，該算法較好抵制統(tǒng)計分析攻擊 [1]。 如圖 所示陰影部分 圖 水印嵌入位置 水印的嵌入 水印按如下方法嵌入 ： (1 )C C aW??? 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 該公式利用了人眼視覺掩蔽特性，使水印嵌入量與小波系數(shù)的幅值成比例。對二級的水平分量及垂直分量進(jìn)行一維矩陣轉(zhuǎn)換。為了定量分析提取水印與原始水印的相似性，可采用歸一化互相關(guān)函數(shù)（ NC）來表示。 （ 2）噪聲攻擊 圖像在傳輸過程中，常常由于受到某種干擾而含有各種噪聲。并簡要的介紹了本文涉及到的小波分析理論基礎(chǔ)知識。無 論從研究價值、技術(shù)含量、還是從應(yīng)用前景來看，數(shù)字水印技術(shù)都處于信息技術(shù)的發(fā)展前沿。實驗結(jié)果表明，該算法在滿足不可見性的同時，對常見的圖像處理和噪聲干擾表現(xiàn)出較強(qiáng)的魯棒性。由于有損壓縮引起圖像的降質(zhì)，水印的檢測將受到一定的湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）