【正文】 nt of multimedia technology and the popularization of Inter, images, audio, video and other digital media has bee the main way information exchange. People can easily access a variety of figures from the Inter works. Because digital works can easily be illegally copied and altered, the current infringement of multimedia works bee more easily damaged the interests of authors and copyright holders, so the number of information security work as a continuing problem. International A digital watermarking technology, can effectively protect the security of digital products and copyright. Especially in recent years, digital watermarking of color image watermarking technology aroused considerable international interest and attention, has been widely studied and applied. In this paper, sophisticated image for the study, outlined the background of digital watermarking research, basic characteristics, classification and application, systematically expounded the basic principles of digital watermarking technology and the typical algorithms, focusing on the DCT blockbased algorithms, this algorithm is effective solution to the invisibility and robustness of the contradiction between the significant expansion of the watermark embedding capacity, increased robustness and security, the algorithm can achieve JPEG pression, filtering, adding noise, cropping, Brightness and contrast transformation attacks, at least be able to extract one or more information. Experiments prove that this method is embedding capacity, robustness, simplicity and other advantages. KEY WORDS： digital watermark robustness of DCT invisible 本科畢業(yè)論文 III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 緒 論 .......................................................................................... 3 167。本科畢業(yè)論文 I 數(shù)字水印技術(shù) 應(yīng)用 研究 摘 要 隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，以及 Inter 的普及，圖像、音頻、視頻等數(shù)字媒體已經(jīng)成為信息交流的主要方式。 課題背景與意義 ........................................................................ 3 167。 數(shù)字水印的應(yīng)用 ........................................................................14 167。 離散余弦變換（ DCT）概述 ...................................................20 167。 仿真結(jié)果 ....................................................................................27 167。 目前對數(shù)字水印 (digital watermarking)的普遍定義是指永久鑲嵌在其他數(shù)據(jù) (宿主數(shù)據(jù) )中具有可鑒別性的數(shù)字信號或模式 ,而且并不影響宿主數(shù)據(jù)的可用性?？傊钣猩Φ难芯空n題往往處在多學(xué)科交叉的位置上， 圖像 數(shù)字水印就是這樣一個涉及多個領(lǐng)域、涵蓋多種技術(shù)的研究方向。這樣，非授權(quán)的拷貝往往比原始的拷貝質(zhì)量低，而盜版拷貝的二次拷貝，質(zhì)量更是糟糕。因此可以通過使用數(shù)字水印技術(shù)來保護(hù)必須在 網(wǎng)絡(luò) 上交流的信息，這樣就可以不引起敵方的本科畢業(yè)論文 4 興趣，從而保護(hù)了這些數(shù)據(jù)。盡管如此，“數(shù)字水印”研究的興起還是要到 20 世紀(jì) 90 年代。另外視頻水印也吸引了一些研究人員，由于視頻可以看成時 空域上的連續(xù)圖像序列，從某種意義上講，它與圖像水印的原理非常類似，許多圖像水印的研究結(jié)果可以直接應(yīng)用于視頻水印上。 2020 年 1 月，國家“ 863”計劃智能計算機(jī)專家組和中科院自動化研究所模式識別國家重點(diǎn)實驗室組召開了數(shù)字水印學(xué)術(shù)研討會。不可見性要求嵌入水印后的圖像給人們的感覺與嵌入水印 前 的一樣，要求水印量越低越好。因此，要是水印技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用，急需建立一系列的標(biāo)準(zhǔn)，如：數(shù)字水印算法性能的評價標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字水印的 嵌入 和提取標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字水印的檢測標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字水印的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)等。 數(shù)字水印技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新興領(lǐng)域，是信息隱藏的一個研究分支，應(yīng)用領(lǐng)域很廣，涵蓋學(xué)科比較多，且技術(shù)含量高，通常看來，數(shù)字水印包括水印的嵌入和檢測兩大部分。 數(shù)字水印的嵌入 數(shù)字水印的嵌入過程就是將水印信號加載到數(shù)字圖像中，通常包括水印信號預(yù)處理和水印嵌入兩個方面。被攻擊的數(shù)字作品中水印仍然存在，而且幅度沒有變化，但是水印信號已經(jīng)錯位，不能維持正常水印提取過程所需要的同步性。水印的檢測是利用 檢測算法來檢測圖像中是否含有水印，而不是將水印信號提取出來，它只是衡量待檢測圖像中是否存在預(yù)先嵌入的水印。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。由于數(shù)字圖像比聲音、文字等蘊(yùn)涵更多的信息量，因而現(xiàn)今對數(shù)字水印的研究，大多數(shù)都是針對圖像進(jìn)行的。 按水印所附的載體劃分 按水印所附載的媒體，我們可以將數(shù)字水印劃分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以及用于三維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格水印等。但對于無意義水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能通過統(tǒng)計決策來確定信號中是否含有水印。由于數(shù)字作品本科畢業(yè)論文 15 容易拷貝并且易于修改和刪除，人們很難區(qū)分?jǐn)?shù)字作品的原創(chuàng)者和盜版者，所以多數(shù)原創(chuàng)者都會在主題頁上加上版權(quán)聲明。 標(biāo)識印記 對于數(shù)字化作品的辨認(rèn)和認(rèn)證來說，可以采用數(shù)字水印技術(shù)將簽名嵌入到作品中作為一種印記來標(biāo)識，無需與原始簽名對照。今天數(shù)字水印技術(shù)已經(jīng)涉及到多媒體信息的各個方面，數(shù)字水印算法也涉及多方多面，而且越來越復(fù)雜，下面介紹靜止圖像水印技術(shù)中的幾種典型的算法。在嵌入水印時，該算法任意選擇多對像素點(diǎn)，增加一點(diǎn)亮度的同時，相應(yīng)的降低另一點(diǎn)的亮度值，算法的原則是使整個圖像的亮度保持不變，經(jīng)過多次就可以完成水印的嵌入。通常用的頻域水印算法有傅立葉變換（ DFT），離散余弦變換（ DCT） 和小波變換（ DWT）。這樣一來，對含水印圖像的旋轉(zhuǎn)攻擊只不過是導(dǎo)致水印平移的一個操作；對含水印圖像的縮放攻擊只不過是導(dǎo)致水印能量的減弱或增強(qiáng)。 （ 3）小波變換（ DWT） 本科畢業(yè)論文 18 DWT 域水印因具有良好的時頻分解特性，廣泛用于圖像處理和 數(shù)字水印中，由于小波變換成為新一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，是眾多學(xué)者研究其在圖像嵌入數(shù)字水印過程中的應(yīng)用。相應(yīng)地，水印檢測與提取也可直接在壓縮域數(shù)據(jù)中進(jìn)行。該模型不僅被多媒體數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)所利用，同樣可以供數(shù)字水印系統(tǒng)所利用。正交變換圖像編碼始于 1968 年。 離散余弦變換（ DCT）的定義 數(shù)字圖像 X（ m,n）是具有 M 行 N 列的一個矩陣。當(dāng)然也可以對整幅圖像的特點(diǎn)，但是運(yùn)算速度比分塊 DCT 要慢。水印檢測時，待檢測圖像仍按比方式選擇變換域系數(shù)，與待水印進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，與閾值比較來判斷是否所含水印。 0 ,1 1, { , , 0 , 7 }m m mB i j D CT i j i j ??? ? ? ? （ 34） 數(shù)字水印的檢測 待檢測的可能含有水印的圖像 I 。只有在待檢水印為所加入的水印時，才能得到分塊 DCT 變換 原始圖 像 8? 8DCT 變換 密鑰 K1 水印嵌入 隨機(jī)序列 密鑰 K2 偽隨機(jī)序列 含水印圖像 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 較大的相關(guān)值。 167。 強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能。 數(shù)據(jù)輸入輸出函數(shù) imread（）和 imwrite（）：可以讀寫 bmp,jpg/jpeg, tif/tiff, png, hdf, pcx, wxd 格式文 件。 例如 濾波： filter()和 filter2()可實現(xiàn)對一維信號和二維信號的濾波； jpeg 壓縮： imwrite()中 jpg 和 quality 參 數(shù)能對圖像進(jìn)行可控 jpg 壓縮； 加各種噪聲： imnoise()可以對圖像加入各種噪聲，如白噪聲、椒鹽噪聲等，加本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 入噪聲是對水印魯棒性考驗的一種常見的攻擊； 167。 在數(shù)字水印研究領(lǐng)域，數(shù)字水印的魯棒性和透明性始終是一對矛盾，現(xiàn)有的算法都只在特定的應(yīng)用條件先表現(xiàn)出不同的效果。 本文算法沒有抵抗 剪切、 旋轉(zhuǎn)攻擊的能力，并且嵌入的信息量不大，在今后的研究中，作者將對此作進(jìn)一步的研究。 start_time=cputime。39。拿到論文的那一刻起，段老師就告訴我該怎樣 去了解、去 獨(dú)立去完成這項設(shè)計， 我查閱了許多資料，有很多不太清楚的地方，老師會指導(dǎo)我如何去解決這些問題，培養(yǎng)了自己解決問題的能力?？箵艉凸粢彩菙?shù)字水印研究的中難點(diǎn)，因此如何在沒有原始載體的情況下抵抗幾何變形攻擊是一個值得深入研究的問題。 實驗源程序 見附錄一 167。 auread（）、 auwrite（）、 wavread（）和 wavwrite（）：可以方便地讀寫 au 和wav 文件，并可控制其中的位及頻率。 提供了圖像處理工具箱、小波分析工具箱、數(shù)字 信號處理工具箱。 簡介 Matlab 是當(dāng)前在國內(nèi)外十分流行的工程設(shè)計和系統(tǒng)仿真軟件包。 ?? ??? ? ???? ))()((1)(1),39。在此假設(shè)下可以運(yùn)用統(tǒng)計的方法來檢測水印。 宿主圖像的 DCT 變換 對于 N N 大小的 256 灰度級的宿主圖像 I 進(jìn)行 N N 二維離散余弦變換（ DCT）。 三是沒有保留原圖像塊的精細(xì)結(jié)構(gòu)，從中反映不了原圖像塊的邊緣、輪廓等信息，這一特點(diǎn)是由 DCT 缺乏時局域性造成的。 根據(jù)定義，二維離散余弦變換（ DCT）定義如下： N lnM kmnmXlckcMNlkY Mm Nn 2 )12(c os2 )12(c os),()()(2),( 10 10 ?? ??? ? ??? ?? (31) 式 中： m， k=0,1,…,M 1。但 DFT 是一種正交變換，運(yùn)算量很大，常常使實時處理發(fā)生困難，第二年他們就用 WalshHadamard 變換（ WHT）取代 DFT 可以使運(yùn)算量明顯減少，這是因為 WHT 變換 只有加減法而無需乘法。它們的基本思想均是利用從視覺模型導(dǎo)出的JND(Just Noticeable Difference)描述來確定 圖像的各個部分所能容納的數(shù)字信號的最大強(qiáng)度，從而能避免破壞視覺質(zhì)量。 NEC 算法 該算法由 NEC 實驗室的 COX 等人提出，該算法在數(shù)字水印算法中占有重要地位，其實現(xiàn)方法是首先以密鑰為種子來產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，該序列具有高斯 N(0， 1)分布，密鑰一般由作者的標(biāo)識碼和圖像的哈希值組成，其次對圖像做 DCT 變換，最后用偽隨機(jī)高斯序列來調(diào)制（疊加）該圖像除直流分量外的 1000 個最大 DCT 系數(shù)。根據(jù)人類視覺系統(tǒng)的