【正文】 (b)原始水印圖像 (d)提取出的水印圖像 圖 原始載體圖像和嵌入水印效果圖 從圖 可以看出，嵌入水印后對原始載體圖像的影響較小，通過該算法提出 的水印圖像效果 也 較好 ，說明了 該 算法有較好的水印不可見性。I 分成 8*8 塊，每一塊進(jìn)行 DCT 變換 ， 分別得到每一塊的系數(shù)，取出每一塊中點 ),(yx 處系數(shù) ),(39。 IDCTI ? ,變換后得到其中頻、高頻、低頻分量。自適應(yīng)聽覺變換編碼（ Adaptive TRansfeorm Acoustic Coding, ATRAC）利用運用改進(jìn)的離散余弦變換的堆疊型正交鏡像濾波器（ Quadrature Mirror Filter, QMF）。因此，這種變換可應(yīng)用于 MPAC3 和 AAC 的音頻壓縮等方面。這時對應(yīng)第二種類型離散余弦變換中的 n 通常是 8，并用該公式對每個 8*8 塊的每行進(jìn)行變換，然后每列進(jìn)行變換。 常見的 DCT 變換 最常用的一種離散余弦變換的類型是離散正弦變換，通常我們所說的離散余弦變換指的就是這種。 二維離散余弦逆變換公式為 ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ??????? ?? ?? ???? ?? vNyuNxvuFvcucNyxf NvNu 2 12c os2 12c os,2, 1010 式 () 式中， 1,1,0, ?? Nvuyx ? 。圖像經(jīng) DCT 變換以后， DCT 系數(shù)之間的相關(guān)性就會變小，而且大部分能量集中在少數(shù)的系數(shù)上，因此， DCT 變換在圖像壓縮 中非常有用 ， 是西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 有損圖像壓縮國際標(biāo)準(zhǔn) JPEG 的核心。 第三章 DCT 變換 的應(yīng)用 離散余弦變換 (DCT for Discrete Cosine Transform)是與傅里葉變換相關(guān)的一種變換，它類似于離散傅里葉變換 (DFT for Discrete Fourier Transform),但是只使用實數(shù)。 Arnold 變換 變換的 基本原理 Arnold 變換是 Arnold VJ 在遍歷理論的研究中提 出的一類裁剪變換，將圖像看作平面區(qū)域上的二元函數(shù) Z=F（ x,y） ， （ x,y） ∈ R，通常區(qū)域 R 是一個矩形（討論 R是正方形的情況）。 數(shù)字水印在數(shù)字產(chǎn)品防偽中的優(yōu)勢 數(shù)字水印與其他的印刷品防偽技術(shù)相比，有其一些特殊的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下 幾個方面： 制作成本低。西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 比如 CD 數(shù)據(jù)盤中秘密的數(shù)字水印信息可以有條件的控制什么樣的人可以訪問該 CD盤中的內(nèi)容。比如以前的 畫家用印章或簽名標(biāo)簽作品的作者，那么今天他可以通過數(shù)字水印將自己的名字添加到作品中來完成著作權(quán)的標(biāo)簽。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 數(shù)字水印的應(yīng)用 數(shù)字水印在數(shù)字產(chǎn)品防偽中的應(yīng)用 數(shù)字水印的基本思想是在原始媒體數(shù)據(jù)中附加信息作為標(biāo)記，這些信息與原始數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，并隨之一起被傳輸。 生理模型算法 人的生理模型包括人類視 HVS(HumanVisualSystem)和人類聽覺系統(tǒng) HAS。雖然 MPEG2 數(shù)據(jù)流語法允許把用戶數(shù)據(jù)加到數(shù)據(jù)流中，但是這種方案并不適合數(shù)字水印技術(shù)，因為用戶數(shù)據(jù)可以簡單地從數(shù)據(jù)流中去掉，同時，在 MPEG2 編碼視頻數(shù)據(jù)流中增加用戶數(shù)據(jù)會加大位率，使之不適于固定帶寬的應(yīng) 用，所以關(guān)鍵是如何把水印信號加到數(shù)據(jù)信號中，即加入到表示視頻幀的數(shù)據(jù)流中。然后用新的系數(shù)做反變換得到水印圖像 I。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 數(shù)字水印基本算法 近年來，數(shù)字水印技術(shù)研究取得了很大的進(jìn)步，下面對一些典型的算法進(jìn)行了分析，除特別指明外，這些算法主要針對圖象數(shù)據(jù)。 2） 版權(quán)標(biāo)識水印 版權(quán)標(biāo)識水印是目前研究最多的一類數(shù)字水印。 2) 無意義水印 無意義水印則只對應(yīng)于一個序列號。 按檢測過程劃分 按水印的檢測過程將數(shù)字水印分為明文水印和盲水印。 4) 不可見水印 不可見水?。阂环N應(yīng)用更加廣泛的水印，表面不可察覺，當(dāng)發(fā)生版權(quán)糾紛時，所有者可從中提出標(biāo)記，從而證明物品為某人所有。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 安全性（ security）：具有較強的抗攻擊能力，能夠承受一定程度的人為攻擊，而暗藏的水印不被破壞。 數(shù)字水印的特 征 嵌入數(shù)字作品中的信息必須具有以下基本特性才能稱為數(shù)字水?。? 透明性（ invisibility）：利用人類視覺和聽覺的特性，使帶水印的作品欣賞起來無異于原先的作品。借鑒普通水印的含義和功用，人們采用類似的概念保護(hù)諸如數(shù)字圖像、數(shù)字音樂 這樣的多媒體數(shù)據(jù)，因此就產(chǎn)生了“數(shù)字水印”的概念。大約 700 年前，在手工造紙技術(shù)中出現(xiàn)了紙張上的水印。 本文的主要研究內(nèi)容如下： (1) 水印預(yù)處理： 在水印系統(tǒng)中采用了 Arnold 變換對水印進(jìn)行置亂。 數(shù)字水印的發(fā)展趨勢 1998 年的國際圖像處理會議上， Voyatzis 等人 【 1】 發(fā)表的論文中，正式標(biāo)志混沌理論進(jìn)入數(shù)字水印領(lǐng)域 。 目前 ,數(shù)字水印技術(shù)被認(rèn)為是解決版權(quán)問題的一種有效的方式。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)字水印、 DCT 變換 、 Arnold 變換 、 魯棒性。） 建議成績： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評分表 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 班 級 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 設(shè)計（論文）起止時間 年 月 日至 年 月 日 評閱教師評語： （應(yīng)從選題、寫作規(guī)范、問題論 證或說明效果等方面對論文進(jìn)行評述 ） 建議成績： 評閱教師簽名： 年 月 日 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)名稱 答辯時間 年 月 日 答辯地點 指導(dǎo)教師 題 目 答辯小組 成 員 姓 名 職 稱 姓 名 職 稱 提問及回答情況記錄： 記錄人簽字： 年 月 日 答辯成績： 答辯小組組長簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文成績 答辯委員會 認(rèn)定成績 畢業(yè)論文等級 系（院）答辯委員會意見 ： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 注： 畢業(yè) 論文 成績 =指導(dǎo)教師成績 40%＋評閱教師成績 20%＋答辯成績 40%； 答辯委員會認(rèn)定成績是根據(jù)該生畢業(yè)設(shè)計期間的表現(xiàn)及該專業(yè)整體論文情況的綜合評定成績。 2. 對變換域水印技術(shù)的研究 變換域水印技術(shù)是先將圖像變換到頻率域，改變圖像的頻率域系數(shù)，然后進(jìn)行反變換得到加入水印的圖像。 查閱資料， 理解水印相關(guān)的 基本原理 。 整理論文， 準(zhǔn)備 答辯 。 （ 2） 研究基于 Arnold 變換 的 DCT 域 的靜態(tài)圖像水印技術(shù)，提出一種可行的水印嵌入和提取的算法，并利用 MATLAB 編程仿真，驗證其可行性。數(shù)字水印技術(shù)作為一種新的有效產(chǎn)權(quán)保護(hù)手段，應(yīng)用前景和使用價值十分廣闊。網(wǎng)絡(luò)信息安全涉及社會的經(jīng)濟(jì)、政治、文化等各個領(lǐng)域 ,因此 ,有效保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字作品的版權(quán) ,解決數(shù)字作品的信息安全問題已經(jīng)成為迫在眉睫的任務(wù)。試驗表明該算法既具有視覺上的不可見性 ,又具有較好的魯棒性 ,使受保護(hù)的數(shù)字產(chǎn)品具有雙重安全性。 目前，研究的熱點是基于 Arnold 變換 的數(shù)字水印 。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 第二章 數(shù)字水印基本原理 信息隱藏 信息隱藏，也稱為信息偽裝（ Steganography） ，該單詞來源于古希臘，意思是將有用或重要的信息隱藏于其他信息里面以掩飾其存在，就是將秘密信息秘密地隱藏于另一非機(jī)密的文件內(nèi)容之中。 日常生活中為了鑒別紙幣的真?zhèn)?，人們通常將紙幣對著光源，會發(fā)現(xiàn)真的紙幣中有清晰的圖像信息顯示出來，這就是我們熟悉的“水印”。 數(shù)字水印技術(shù)利用數(shù)字作品中普遍存在的冗余數(shù)據(jù)與隨機(jī)性，向數(shù)字作品中加入不易察覺但可以判定區(qū)分的秘密 信息水 印 (Watermark)，從而起到保護(hù)數(shù)字作品版權(quán)或完整性的作用，其作為多媒體領(lǐng)域中知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的有效手段，正得到廣泛的研究與應(yīng)用。 有損壓縮 —— 常用的圖形文件格式 JPEG 就屬有損壓縮。 1) 魯棒數(shù)字水印 魯棒數(shù)字水印主要用于在數(shù)字作品中標(biāo)識著作權(quán)信息，它要求嵌入的水印能夠經(jīng)受各種常用的編輯處理。 易碎水印的特性：水印在通?；蛱囟ǖ母兄獥l件下不可見；水印能被最普通的數(shù)字信號處理技術(shù)改變；未經(jīng)授權(quán)者很難插入一個偽造的水??；授權(quán)者可很容易的提取出水印；從提取出的水印中可以得到載體的那些部分發(fā)生改變。 盲水印：檢測只需要密鑰，既不需要原始數(shù)據(jù)，也不需要原始水印。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 按用途劃分 不同的應(yīng)用需求造就了不同的水印技術(shù)。 4） 隱蔽標(biāo)識水印 隱蔽標(biāo)識水印的目的是將保密數(shù)據(jù)的重要標(biāo)注隱藏起來，限制非法用戶對保密數(shù)據(jù)的使用。由于水印信號被安排在了最低位上，它是不可見的，基于同樣的原 因，它可以輕易地被移去，因此也是不強壯的； Patchwork算法 【 6,7】 提出了一種基于改變圖象數(shù)據(jù)統(tǒng)計特性的水印算法，該算法首先隨機(jī)選取 N對象素點，然后通過增加象素對中一個點的亮度值，而相應(yīng)降低另一個點的亮度值的調(diào)整來隱藏信息。一個簡單改進(jìn)是不將水印嵌入到 DCT 域的低頻分量上，而是嵌入到中頻分量上西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 以調(diào)節(jié)水印的頑健性與不可見性之間的矛盾。其次，把相應(yīng)水印信號塊的變換系數(shù)與之相加，從而得到水印疊加的 DCT 系數(shù)，再重新進(jìn)行量化和 Huffman 編碼， 最后對新的Huffman 碼字的位數(shù) n1 與原來的無水印系數(shù)的碼字 n0 進(jìn)行比較，只在 n1 不大于 n0的時候，才能傳輸水印碼字，否則傳輸原碼字，這就保證了不增加視頻數(shù)據(jù)流位率。也就是說，利用視覺模型來確定與圖象相關(guān)的調(diào)制掩模，然后再利用其來插入水印 ， 這一方法同時具有好的透明性和強健性。 1） 版權(quán)保護(hù) 最早提出數(shù)字水印的概念與方法是為了進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù)。 2） 真?zhèn)握J(rèn)證 除了在版權(quán)保護(hù)方面的應(yīng)用，數(shù)字水印技術(shù)印刷品、電子文檔等的真?zhèn)握J(rèn)證上面也有很大的用途。 5) 數(shù)字指紋 為避免數(shù)字作品未經(jīng)授權(quán)被拷貝和發(fā)行，版權(quán)所有人可以向分發(fā)給不同用戶的作品中嵌入不同的水印以標(biāo)識用戶的信息，該水印可根據(jù)用戶的序號和相關(guān)的信息生成，一旦發(fā)現(xiàn)未經(jīng)授權(quán)的貝，就可以根據(jù)此拷貝所恢復(fù)出的指紋來確定它的來源。數(shù)字水印是近幾年來在防偽領(lǐng)域才研究的一項新技術(shù)，數(shù)字水印信息有很大的隱藏性，仿造起來難度較大。簡而言之，離散化的數(shù)字圖像 相當(dāng)于元素之間有相關(guān)性的一類特殊矩陣， 對這一矩陣進(jìn)行如下變換可以得到新的矩陣，從而實現(xiàn)圖像的置亂處理。 Arnold 變換特點 除了簡單、易實現(xiàn)外， Arnold 變換還具有周期性 【 21】 。 DCT 變換利用傅立葉變換的性質(zhì)，采用圖像邊界褶翻將圖像變換為偶函數(shù) 形式，然后對圖像進(jìn)行二維傅立葉變換，變換后僅包含余弦項，所以稱之為離散余弦變換。對于一般的圖像而言，大多數(shù) DCT 系數(shù)值都接近于 0，所以去掉這些系數(shù)不會對重建圖像的質(zhì)量產(chǎn)生較大 影響。采用余弦變換獲得 64 個變換系數(shù)。 離散余弦變換，尤其是離散正弦變換，經(jīng)常被信號處理和圖像處理使用，用于對信號和圖像 (包括靜止圖像和運動圖像 )進(jìn)行有損數(shù)據(jù)壓縮。 一個類似的變換 , 改進(jìn)的離散余弦變換被用在高級音頻編碼 (AAC for Advanced Audio Coding)， Vorbis 和 MP3 音頻壓縮當(dāng)中。以及其他較少使用的變換，例如以其他不同類型的 DCT 或DCT/DST 的組合為基礎(chǔ) 的改進(jìn)的離散余弦變換。M 。 第 四 步：對加入水印信息的圖像進(jìn)行離散余弦逆變換，即 )( 39。)