【正文】 數(shù)字水印技術(shù) ............................................................................................ 12 基于小波域算法的數(shù)字水印生成與隱藏算法 ............................................ 12 數(shù)字水印典型算法 ............................................................................................ 14 空間域數(shù)字水印 ............................................................................................ 14 變換域數(shù)字水印 .............................................................................................. 15 4 簡(jiǎn)單的數(shù)字水印實(shí)現(xiàn) ............................................................................................19 5 數(shù)字水印的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向 ........................................................................23 研究 現(xiàn)狀 ............................................................................................................. 23 發(fā)展方向 ............................................................................................................. 24 結(jié) 論 ............................................................................................................................26 致 謝 ............................................................................................................................27 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................28 1 緒 論 隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人們不但可以通過互聯(lián)網(wǎng)方便快捷地獲得各種網(wǎng)絡(luò)作品信息，還可以得到與原始數(shù)據(jù)完全相同的復(fù)制品，由此引發(fā)的盜版問題和版權(quán)紛爭(zhēng)已成為日益嚴(yán)重的社會(huì)問題。 1998年以來，《 IEEE圖像處理》、《 IEEE會(huì)報(bào)》、《 IEEE通信選題》、《 IEEE消費(fèi)電子學(xué)》等許多國(guó)際重要期刊都組織了數(shù)字水印?？?qū)ｎ}新聞報(bào)道。 2020 年 6 月 1718 日于北京， 2001 年 9 月 10 日于西安， 2002 年 8 月 2426 于大連， 2020 年 11 月 1921于廣州中山大學(xué)分別召開了第二、第三、第四、第五界信息隱藏學(xué)術(shù)討論會(huì)，標(biāo)志著我國(guó)對(duì)數(shù)字水印技術(shù)的研究已經(jīng)與國(guó)際同步了。例如，對(duì)無線電和微波傳輸，或?qū)碾娮釉O(shè)備輻射出來的帶有信息的電磁能進(jìn)行截收。 用戶的誤操作、軟硬件出現(xiàn)故障等均可能引起系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)或軟件的破壞，因而使得計(jì)算機(jī)不得不停止工作。 信息系統(tǒng)安全的主要因素 從對(duì)信息系統(tǒng)安全的保護(hù)方法來考慮，信息系統(tǒng)安全可分為以下 4 類。嚴(yán)格對(duì)工作人員的審查，要求工作人員忠實(shí)可靠，制定工作人員必須遵守的規(guī)章制度，減少工作中的失誤。 在這里，信息主要是指存放在信息系統(tǒng)中的程序和數(shù)據(jù)。例如，文字的大小，間距，字體，或掩飾文本的其他特性可以被修改來包含隱藏的信息。近代以來，由于化學(xué)的進(jìn)步，各國(guó)的秘密通信的專家們找到了無數(shù)種類的隱顯墨水。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，信息隱藏技術(shù)無論在研究領(lǐng)域還是在實(shí)際應(yīng)用中都未受到關(guān)注。 1999 年，在何德全、周仲義、蔡吉人三位院士的積極倡導(dǎo)下，由北京電子技術(shù)應(yīng)用 研究所組織成立了信息隱藏專家委員會(huì)，定期主辦信息隱藏方面的學(xué)術(shù)會(huì)議 [4]。不同的水印應(yīng)用對(duì)魯棒性的要求不同，一般應(yīng)能夠抵抗正常的圖像處理。 可檢測(cè)性：數(shù)字水印應(yīng)該能夠由作者或公證機(jī)構(gòu)來檢測(cè)或提取。 數(shù)字水印在各領(lǐng)域的應(yīng)用 數(shù)字水印技術(shù)的研究是與數(shù)字媒體的版權(quán)保護(hù)緊密相關(guān)的，目前數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，概括起來主要包括以下幾個(gè)方面： 媒體所有權(quán)的認(rèn)定和版權(quán)保護(hù) 數(shù)字作品的所有者可用密鑰產(chǎn)生一個(gè)水印，并將其嵌入原始數(shù)據(jù)，然后公開發(fā)布他的水印版權(quán)作品。這種隱式注釋不需要增加額外的帶寬，且不容易丟失，因此是一種比較理想的注解方式。因此，這些預(yù)覽內(nèi)容被自動(dòng)加上可見的但難除去的水印。脆弱水印對(duì)多媒體的任何變換或處理都非常敏感；魯棒水印對(duì)常見的各種處理操作和攻擊均有較強(qiáng)的魯棒性，好的魯棒水印算法甚至可以從質(zhì)量已被破壞的數(shù)字作品中提取出水??；魯棒數(shù)字水印主要用于在數(shù)字作品中標(biāo)識(shí)著作權(quán)信息，如作者、作品序號(hào)等。目 前研究的數(shù)字水印大多數(shù)是半盲水印或者盲水印。因此，頻域水印算法對(duì)諸如壓縮和某些圖像處理等的攻擊的魯棒性更強(qiáng)。相反，高頻子帶攜帶的圖像的邊緣和紋理信息，人眼對(duì)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(shí)水印容易遭到破壞。 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。 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。該算法改善了文獻(xiàn)的性能，在加大篡改檢測(cè)效果的同時(shí)，極大的降低了虛警率 [8]。這種提法是基于下面的統(tǒng)計(jì)假設(shè)的，如果在一個(gè)圖像里隨機(jī)地選取一些象素對(duì)，并且假設(shè)它們是獨(dú)立同分布的，那么有： ? ? ? ?)()( 1 ini i bEaESE ?? ?? 公式 (34) 因此，只有知道這些修改 位置的版權(quán)所有者才能夠得到一個(gè)近似值 nS 2? 。 DWT 變換域方法 DWT 是一種時(shí)間－尺度（時(shí)間－頻率）信號(hào)的多分辨率分析方法，在時(shí)頻兩域都具有表征信號(hào)局部特征的能力。由于水印的嵌入過程是基于載體圖像的不同分辨率層次之間的關(guān)系，所以水印的提取過程不需要 載體圖像。然后用新的系數(shù)做反變換得到水印圖像 WI 。 DFT 方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以把信號(hào)分解為相位信息和幅值信息，具有更豐富的細(xì)節(jié)信息。如圖 所示，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字水印的模型圖。程序需要一張 24 位的 BMP圖片作為源圖像載體，水印內(nèi)容可以是任何不超過一定大小的文件，這里選用一個(gè) TXT 文檔。這里給出 M． KuRer所整理的一些國(guó)際上從事數(shù)字水印方面研究的研究小組的情況 ,見表 51。同時(shí)， 先行者們 也應(yīng)重視對(duì)數(shù)字水印攻擊方法的研究，這有利于促進(jìn)研制更好的數(shù)字水印算法 。在網(wǎng)絡(luò)的信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，數(shù)字水印技術(shù)的研究更具有明顯的意義。選擇合適的小波系數(shù)嵌入水印對(duì)水印系統(tǒng)的性能是非常重要的，所以有待于在實(shí)踐中找出更加合適嵌入水印的小波系數(shù)。他 嚴(yán)肅的教學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)深深地感染和激勵(lì)著我。tjA shfP39。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 gTXRm6 X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc UE% amp。cdPq 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 在論文寫作期間，學(xué)校圖書館，機(jī)房給了我莫大的幫助，因?yàn)檎撐闹猩婕昂芏嘈碌闹R(shí)，必須通過查閱資料學(xué)習(xí)才能弄懂。無論從研究?jī)r(jià)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。一個(gè)實(shí)用的數(shù)字水印方案必須有這些技術(shù) 的配合爿能抵抗各種攻擊，構(gòu)成完整的數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)解決方案 。數(shù)字水印應(yīng)用中安全性自然尾很重要的要求，但數(shù)字水印算法的安全性是不能靠保密算法得到的，這正如密碼算法必須公開，必須經(jīng)過公開的研究和攻擊其安全性才 能得到認(rèn)可，數(shù)字水印算法也一樣。 Wolfgang Curtin Univ. T/L/V Sebastien Wong TU Delft L/P/V Gerhard ,Greece S/V Prof Pitas Los Lamos Nat Lab T/P/S/I Stanford Etal Computer Cambridge L/S/I Peticolas 以上表中的內(nèi)容欄的字母含義 如下： T：有關(guān)水印信息的指南 L：鏈接到數(shù)字水印主頁(yè) P：有文章可以下載 S：有軟件可以下載 I：圖像數(shù)字水印 V：視頻數(shù)字水印 A：音頻數(shù)字水印 上述研究小組及公司許多都有有關(guān)數(shù)字水印及信息隱藏方面的商業(yè)軟件，也有一些軟件和源代碼可免費(fèi)獲得。 20 首先，打開程序，可 以看到程序簡(jiǎn)單的界面，左上角的菜單欄以及很大一塊圖像顯示區(qū)域，如圖 所示。 LSB 編碼是一種對(duì)于使用 JPEG或其他壓縮格式的圖像不穩(wěn)定的水印方法。目前基于DFT 的水印算法也相對(duì)較少。該算法不僅在視覺上具有數(shù)字水印的不可察覺性，而且魯棒性非常好，可經(jīng)受有損 JPEG 壓縮、濾波、 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換及量化等信號(hào)處理，也可經(jīng)受一般的幾何變換如剪切、縮放、等操作 [13]。 劉九芬等人研究了水印算法中小波基的選擇和正交小波基的性質(zhì)與魯棒性的關(guān)系，研究結(jié)果表明正交小波基的正則性、消失矩階數(shù)、支撐長(zhǎng)度以及小波圖像能量在低頻帶的集中程度對(duì)水印魯棒性的影響極小，同時(shí)得到一個(gè)有意義的結(jié)論： Haar 小波比較適合于圖像水印，這對(duì)于在 DWT 域嵌入水印對(duì)小波基的選擇有重要意義，因?yàn)檫x擇不同的小波基對(duì)嵌入水印的性能有很大影響。相應(yīng)于圖象的小波變換域，圖像的紋理、邊緣等信息主要表現(xiàn)在 HH、 HL 和 LH 細(xì)節(jié)子圖中一些有較大值的小波系數(shù)上。 文檔結(jié)構(gòu)微調(diào)方法 Brassil 等人提出了三種在通用文檔圖像中隱藏特定二進(jìn)制信息的技術(shù)，他們利用文檔的特點(diǎn)，將數(shù)字信息通過輕微調(diào)整文檔中的以下結(jié)構(gòu)來完成編碼，包括：垂直移動(dòng)行距、水平調(diào)整字距、調(diào)整文字特性（如字體）。 最低有效位方法 這是一種典 型的空間域數(shù)據(jù)隱藏方法， L. F. Turner 與 R. G. Van Schyndel 等先后利用此方法將特定的標(biāo)記隱藏于數(shù)字音頻和數(shù)字圖像內(nèi)。 Kundur 提出了一種量化的脆弱水印算法，先對(duì)圖像進(jìn)行 L 級(jí)分解，利用密鑰控制需嵌入水印的小波系數(shù)，將這些小波系數(shù)用預(yù)定的量化步長(zhǎng)進(jìn) 行奇偶性量化后與水印信息比較，若不等，利用量化步長(zhǎng)調(diào)整小波系數(shù)。序列長(zhǎng)度由視覺模型確定