【正文】 （ 2）水印的提取 圖 37 水印的提取結果 結果分析如下： 根據(jù)實驗結果做出分析 經(jīng)過 離散余弦 算法 水印系統(tǒng)的 水印和原 嵌入 水印進行 人眼 比較，水印基本被還原，所以本 水印系統(tǒng) 的嵌入是穩(wěn)定 的提取是 可行的。 小波變換 的思想來源于 傅里葉變換的 思想，即 局部化 變化 思想 。 其中二維小波變化三級分解可以用下圖 41 表示： （ 1）原始 圖 像 （ 2）一級分解 （ 3）二級分解 （ 4）三級分解 圖 41 小波變換過程圖 經(jīng)過 小波三級分解后 ，圖像被分成多個頻帶圖塊，其中各個圖塊相互獨立，且對于不同層有不同的頻率和分辨率，每一層 都有水平，垂直和對角線這三個頻帶圖塊。 離。 原始圖像 河北工業(yè)大學 城市學院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 24 其他三個圖塊一般只包括各個圖塊邊緣細節(jié)信息。 小波 變換的基本原理 小波變換的定義 對于一個滿足要求的尺度函數(shù)，通過對尺度函數(shù)進行 積分和二進制尺度系數(shù)相結合的處理，得到小波函數(shù) ()x? 。 （ 1） 提取的水印圖像 （ 2） 與原水印比較 （ 1） 加入白噪聲的圖像 （ 2） 加入白噪聲后提取的水印圖像 （ 3） 與原水印比較 河北工業(yè)大學 城市學院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 20 2） 高斯低通濾波 圖 39 高斯低通濾波的結果 結果分析如下： 根據(jù)實驗結果做出分析 嵌入水印后的圖像經(jīng)過高斯低通濾波后，圖像沒有明顯變化， 經(jīng)過 離散余弦 算法 水印系統(tǒng)的 水印出現(xiàn)大范圍的模糊現(xiàn)象，但依舊可以看出水印的原始 信息 ，說明 該系統(tǒng) 對低通濾波抵抗性能一般，存在威脅 。 （ 4）圖像裁剪 剪切操作 就是將原始圖像去除一部分，由于部分 圖像信息的丟失 ,嵌入其中的水印信息也會有 相應的信息丟失，因此 對水印系統(tǒng)也存在 威脅。 第三步， 選取 8 8 總共 64 個 DCT 系數(shù)中對角線上得 8 個中頻系數(shù)進行水印 因子的替換 嵌入 。但正因此它的頻率系數(shù)的方差較小，對噪聲、幾何變形比較敏感。 離散余弦變換的基本原理 DCT 變換的定義 DCT 變換具有很多種類，鑒于 一般圖像都 是二維 圖像而我們研究基于 DCT 變換域下的數(shù)字水印算法，所以本文主要介紹 二維 DCT 和 IDCT 變換 。 （ 3）當 背景紋理 極其 越復雜 時 ，人眼就不能輕易判斷出圖像是否做了修改，在紋理相對復雜的圖像中，嵌入的強度可以相對較高，因為圖像紋理可以掩蔽圖像的改變。噪聲 會影響原始圖像 的品質，峰值信噪比 就是 客觀 描述影響程度的 指標。采用相關系數(shù) NC評價水印的質量時， 根據(jù)前人總結 一般 當 NC值大于等于 ，判定 此時的 水印 信息提取 有效 ；小于 。 （ 4）混淆攻擊 混淆攻擊又稱為死鎖攻擊、倒置攻擊。 被簡單攻擊 后的水印系統(tǒng) 看起來沒什么破壞，但在水印提取和校驗過程時只會 得到一個失真變形的水印信號。 （ 2）表達攻擊 此類攻擊 它并不 除去數(shù)字產(chǎn)品內容中 嵌入的水印 信息，而是 通過操縱內容從而使水印檢測器無法檢測到水印的存在 ，達到致盲水印檢測器的目的 。 水印攻擊方法 在實際應用中 ，水印面臨各種 主動攻擊。xy 像素值，由于改變了圖像的像素值，圖像 變 隨著改變變得模糊，當 原始圖像的所有 像素 點 進行移動置換后，就可以產(chǎn)生 一幅相對原始圖像極其 混亂 、面目全非 的新圖。 1 1 m o d39。算法 實現(xiàn)方法 便是由 作者的 信息 碼和圖像的哈希值組成 水印信息，將水印信息作 為種子來產(chǎn)生具有高斯分布 的 偽隨機序列， 然后 對 目標 圖像做 DCT 變換 ，利用偽隨機高斯序列調 疊加 原 圖像除直流 (DC)分量外的 多 個最大的 DCT 系數(shù)，從而實現(xiàn)水印嵌入。小波變換在圖像處理中的 核心 思想是 將目標 圖像 經(jīng)過小波變換后分解成不同 空間和 若干獨立的頻帶子圖，然后對子圖像 進行水印嵌入，再進行小波逆變換重構圖像，從而實現(xiàn)水印系統(tǒng)的功能 。 平常的 圖像處理（ 例 如：濾波、 旋轉、 噪聲、替換、壓縮等） 操作就可以將嵌入 水印 系統(tǒng)中的水印 信息 破壞 掉，在水印系統(tǒng)的 提取 階段就難以提取出可以較清晰分辨的水印信息 。 按隱藏位置劃分 按數(shù)字水印 處理圖像數(shù)據(jù)的 位置可以 將數(shù)字 圖像 水印 系統(tǒng) 劃分為 空 間 域 變換下的 數(shù)字水印 系統(tǒng) 和變換域 下的 數(shù)字水印 系統(tǒng) 。 主要 用于在數(shù)字圖像 作品中 實現(xiàn)隱 藏版 權信息 ，確保作者利益。 （ 2）安全可靠性 :嵌入的 水印 信息及嵌入的 水印 位置都 要 進行加密隱藏 處理 ，使得非法 侵權攔截者無法 獲取相關 水印 信息。 第三章方案論證， 對 DCT 域下的數(shù)字水印技術 從概念定義，到嵌入、提取的流程，最后進行攻擊測試進行闡述。 Xia 等人提出一種基于小波變換的分層水印處理方案， Zhao 等人提出了一種針對靜止圖像的局部小波變換混沌數(shù)字水印算法 [19]。在變換域， COX 等人提出了一種基于擴頻通信思想的頻域水印方案 [14]。 在信息安全、密碼學和信息處理領域的國際會議上 有關數(shù)字水印技術 的討論也 不斷 的 被 提及 ， 可見 其研究熱度 之高 [10]。古希臘 特殊信息 刻在木板上， 木板上的特殊信息用石蠟 填平， 這樣看起來寫有特殊信息的木板就猶如普通的木板一般 ， 但將看似普通的 木板 加熱后覆蓋其上的 石蠟 被 融化 ， 隱藏其中的 軍事 信息就會顯露出來，這 就和 現(xiàn)在的 防 止 偽 造盜版的 水印 系統(tǒng) 原理類似 [6]。 即使不考慮 傳統(tǒng)加密帶來的硬件和資源 帶寬 的消耗 ， 面對越來越高明的 仿冒 和破解 技術 ，傳統(tǒng) 圖像 信息安全 加密 技術 在 當 今高性能處理器 的時代已經(jīng)不再具有優(yōu)勢 ， 一般 對 數(shù)字 密鑰的 解密 對于 性能極高的 處理器 只是稍稍費點時間罷了 。 研究的背景和意義 我們通過互聯(lián) 網(wǎng)這一重要媒介可以去了解和認知世界 ，感受新時代的多姿多彩 。DWT。 畢 業(yè) 論 文 題 目： 變換域下的數(shù)字圖像水印技術研究 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 中文摘要 變換域下數(shù)字圖像水印技術研究 摘要 ： 科技進步給我們的生活帶來極大 便利的同時也帶了以前不曾出現(xiàn)的問題。DCT。 本課題主要 便是 研究 在 變換域下的數(shù)字 圖像水印處理技術 。面對當今開放的網(wǎng)絡環(huán)境 人們需要的是 對圖像信息的 實時傳播和 實時 共享， 而 傳統(tǒng) 的加密需要 一套復雜的密碼 系統(tǒng) ， 將 圖像文件 放入一個 外殼 程序 ， 再 對外殼 程序進行 加密 操作 ， 然而在現(xiàn)實 網(wǎng)絡 環(huán)境中對 圖像數(shù)據(jù) 信 息 進行傳統(tǒng) 外殼 程序 加密 處理 需要消耗 本就 有限 的資源 帶寬 ，拖慢本就不快的 網(wǎng)絡 傳播速度 ，對于實時傳播和實時共享帶來挑戰(zhàn) 。 數(shù)字水印的起源與研究現(xiàn)狀 在人類歷史漫長的歲月中我們可以發(fā)現(xiàn) 很多 發(fā)明都有 水印技術 的 影子 。 在學術界的有關電氣電信的 權威雜志 上有關 數(shù)字水印技術的 論文 或專題研究頻繁的 出 現(xiàn)例如 《 IEEE 會報》， 《 IEEE 通信選題》等 雜志 。 在空域， 由 Trikel 等人 最先 提出 的 基于最低有效位的數(shù)字水印算法 [13]， Bender 等人提出 的有關 Patchwork 方法及 用于 紋理塊映射 的 編碼算法。 Kundur 等人提出了基于小波變換的圖像融合水印算法方案。 第二章 數(shù)字水印的 基礎知識，介紹有關數(shù)字水印的起點知識如 定義、基本特性、分類、應用領域、以及應用前景等，之后對數(shù)字水印幾 種經(jīng)典算法和常見攻擊方法進行簡要概括。 欲使 數(shù)字圖像 水印技術 在實際應用中 作為一項值得信賴的 技術， 運用 到實際中的數(shù)字 圖像 水印 技術 最好 必須具有以下 技術 特性 [22]: （ 1）隱蔽性 :對于隱蔽水印系統(tǒng)，在 嵌入水印后，對于數(shù)字 圖像數(shù)據(jù) 本身影響不 可以太大， 圖像 質量 不可以有 明顯的 下降，最大限度的不 被人 眼 所感知。 （ 1)魯棒水印 系統(tǒng) 主要 特征是 要求 具 有 極 強的魯棒性和安全性， 比如 除了要 求在 平常河北工業(yè)大學 城市學院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 6 的 圖像處理 形式 （ 例 如：濾波、噪聲、 旋轉、剪切 、壓縮等）中 水印系統(tǒng)能正常運行外，還 要 能抵抗 暴力 攻擊 ，使用暴力方法直接抹去水印信息的能力 。 基于此 目前 大多數(shù) 研究的數(shù)字水印 都 是盲水印。但是由于嵌入 過程發(fā)生在 圖像 最低有效的像素 位上 ， 水印信息非常容易被惡意抹去，算法魯棒性不佳。 （ 2）離散小波變換算法 小波變換 的思想是經(jīng)由 傅立葉變換 思想發(fā)展 而來 ， 是 同時基于 空間和頻率的局部變換 算法 ，在頻域和時域同時 可以表現(xiàn)出 良好的局部化特征。 （ 2） NEC 算法 NEC 算法在數(shù)字水印算法中占有重要地位 ，因為它 具有較強的魯棒性、安全性和透明性 。 Arnold 置亂算法 （ 1） Arnold 置亂的定義 Arnold 變換矩陣為 1112F ??????? (21) 二維 Arnold 變換表達式為 ? ?39。, 39。 表 21 Arnold 變換周期 N 3 4 5 6 7 8 9 10 11 NT 4 3 10 12 8 6 12 30 5 N 25 32 48 64 100 128 256 480 512 NT 50 24 12 48 150 96 192 120 384 根據(jù)實驗表明 Arnold 變換具有周期性，也就是說圖像每變換一個周期置亂的圖像就會復原一次，根據(jù)此種特性我們可以在復原圖像時再進行 NT key? 次 Arnold 置亂即可復原圖像， key 即置亂時的次數(shù)。 當然也包括通過加上噪聲而額 意修改圖像，以減弱圖像水印的強度 。常見的操作 方法有線性濾波、通用非線性濾波、壓縮、加噪聲 等。針對特定 水印系統(tǒng)中的水印算法的設計理論，通常 可以構造出 相 對應的削去攻擊 對策 [27]。)NC ww 值越小越好，這樣有助于提高檢測度。 由 于 水印模型與通信系統(tǒng) 有很多相似之處 ，相對于原始圖像， 嵌入的 數(shù)字水印 信息 可以 近似的認為是隨機噪聲。 （ 2）在實驗中發(fā)現(xiàn) ，在 變換域下對 所有系數(shù)中 的 高頻系數(shù)或對角線系數(shù) 進行小范圍修改 所得到的圖像，人眼觀察時不會輕易發(fā)現(xiàn) 。 基于 DCT 變換的數(shù)字水印 即 先對載體圖像進行 8 8 分塊后 再 進行 DCT 變換， 得到 1024 個小塊，每個小塊有 64 個 DCT 系數(shù)， 我們可以將這 64 個系數(shù)分為低頻、中頻和高頻系數(shù)，然后選擇在中頻系數(shù)中嵌入水印， 結合人類的感知習慣，將水印以適當?shù)膹姸惹度?載體 圖像之中 ，這便是 DCT 算法的基本思想。 DCT 變換由于頻率選擇不是基于最顯著分量所以對有損壓縮和低通濾波是具有很強魯棒性的。 第二步， 采用兩個 8 位 隨機序列作為水印 因子亦可作為嵌入水印的密鑰 。 Mark1=1 Mark1=0 結束 得到水印圖像 Mark=Mark1 P1P2 取出替換 的 8 個系數(shù)，將每個系數(shù)分別對 k1和 k2 取余，得到 p1，p2 進行 DCT 變換 嵌入水印后的圖像 開始 N Y 河北工業(yè)大學 城市學院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 18 （ 3） JPEG 壓縮 圖像壓縮算法是 的目的就是把圖像中 多余的數(shù)據(jù)或者說是不重要的數(shù)據(jù)進行剔除 ,一般來說 經(jīng)過 壓縮后 的圖像 ,圖像中的 高頻分量作為多余信息舍棄 ,實驗中 我 采用JPEG 壓縮 方式 ， 壓縮 率為 80%來檢驗 離散余弦 算法 水印 系統(tǒng)的 抗有損壓縮的能力 。 （ 3）對水印的攻擊測試 1）加入 白 噪聲 圖 38 白噪聲攻擊結果 結果分析如下： 根據(jù)實驗結果做出分析 經(jīng)過 噪聲攻擊后的 圖像 其 圖像質量有所降低， 從 離散余弦算法 水印系統(tǒng) 中提 取 的 水印與原始水印 相比 沒有 人眼可見的 變化， 說明該算法對于噪聲攻擊適應性比較強。 由于小波變換 是 時間窗和頻率 窗都可改變的時頻局部化分析方法，因此 小波變換在高頻部分具有較高的時間分辨率和較低 的 頻率分辨率，在低頻部分具有較低的時 間 分辨率和較高的頻率分辨率， 將小波變換融入到數(shù)字水印系統(tǒng)中就可以廣泛使適應基于低頻和高頻的攻擊 ，魯棒性較好 [31]。同一圖層 左上角的那個圖像塊具有低尺度特性，集中了原始載體圖像絕大部分能量