【正文】 一個(gè)圖像的不重要部分經(jīng)常被剪切掉，對圖像的上方進(jìn)行剪切，圖像剪切后依然清晰，依然清晰可見，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，說明水印抵抗剪切的能力非常強(qiáng)，對這種攻擊有著較強(qiáng)的魯棒性。 部分被剪切過的水印圖像 從部分被剪切過的水印圖像中提取出的水印與原始水印對比圖 旋轉(zhuǎn)10度對圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)10度，，提取的水印圖像完全變的模糊不清，可見水印對這種攻擊有很差的魯棒性。 經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的水印圖像 從被旋轉(zhuǎn)過的水印圖像中提取出水印圖像與原始圖像對比圖 攻擊結(jié)果數(shù)據(jù)分析經(jīng)過對含有水印的圖像進(jìn)行不同的攻擊試驗(yàn)，可以得到含水印的圖像在DCT算法下對不同的攻擊的承受度，提取的水印圖像與原始圖像的相似度，載體圖像與含水印的峰值信噪比等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在表410中有所體現(xiàn)。從中可以看出，含水印的圖像在DCT算法下，對各種的攻擊的抵抗性還是很高的，提取的水印圖像與原始水印圖像的相似度也是很高的?？梢奃CT算法還是不錯(cuò)的。表41 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比表攻擊圖像方式攻擊與提取處理時(shí)間（attack_recover_time）載體圖像與含水印圖像峰值信噪比（PSNR）原水印圖像與提取水印圖像互相關(guān)系數(shù)（NC）白噪聲1高斯低通濾波JPEG壓縮剪切旋轉(zhuǎn)10度直接檢測水印1 JPEG圖像壓縮算法 JPEG圖像壓縮流程離散余弦變換(DCT)在圖像壓縮中具有廣泛的應(yīng)用，JPEG(Joint Photographic Experts Group)圖像壓縮算法即主要采用DCT進(jìn)行變換編碼。DCT變換的基本思路是將圖像分解為8*8的子塊或16 *16的子塊，并對每一個(gè)子塊進(jìn)行單獨(dú)的DCT變換，然后對變換結(jié)果進(jìn)行量化、編碼。采用較大的子塊可以明顯減少圖像分塊效應(yīng)，但隨著子塊尺寸的增加，算法的復(fù)雜度急劇上升。因此，JPEG壓縮一般把圖像分解為8x8的子塊進(jìn)行變換。JPEG壓縮一般要經(jīng)過四個(gè)步驟：顏色模式轉(zhuǎn)換及采樣、離散余弦變換(DCT)變換、量化、編碼。顏色模式轉(zhuǎn)換及采樣后的圖像數(shù)據(jù)DCT量化熵編碼壓縮圖像數(shù)據(jù)編碼表量化表 JPEG壓縮流程圖(1)顏色模式轉(zhuǎn)換及采樣RGB色彩系統(tǒng)是最常用的表示顏色的方式，目的是為了配合計(jì)算機(jī)的輸出設(shè)備，但是RGB三分量的關(guān)聯(lián)性高，無形中造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。JPEG采用的是RGB系統(tǒng)。要用JPEG基本壓縮方法處理真彩色圖像，首先要把RGB顏色模式圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB顏色模式的數(shù)據(jù)，Y表示亮度，Cb、Cr分別表示色度和飽和度。它們的計(jì)算公式分別如下：Y=+Cb=++128Cr=+128人的眼睛對低頻數(shù)據(jù)比對高頻的數(shù)據(jù)具有較高的敏感度，事實(shí)上，人眼對亮度的改變也比對色彩的改變要敏感得多，也就是說Y成分的數(shù)據(jù)是比較重要的。由于Cb和Cr成份的數(shù)據(jù)相對不是太重要，就可以只取部分?jǐn)?shù)據(jù)來處理來增加壓縮的比例。JPEG常用的采樣方式有：YUV=4:1:1和YUV=4:2:2,YUV分別代表Y,Cb和Cr三個(gè)數(shù)據(jù)成份的采樣比例。執(zhí)行完這一步驟后，圖像數(shù)據(jù)就壓縮了50%和33%。(2)DCT變換交換前將圖像劃分為若干個(gè)88矩陣。這種矩陣在JPEG中被稱為MCU(Minimum Code Unit)。MCU代表JPEG文件中存儲(chǔ)壓縮數(shù)據(jù)的基本單位，在每個(gè)MCU中包含一些亮度Y矩陣和色度Cb矩陣，飽和度Cr矩陣，但一個(gè)MCU中包含的矩陣數(shù)不得超過10個(gè)。例如：在采樣比例為4：1：1中，每個(gè)MCU單元中含有4個(gè)亮度矩陣、1個(gè)Cb矩陣和1個(gè)Cr矩陣。由于離散余弦公式所能接受的值的范圍為128到127之間，因此，對于MCU中每一個(gè)8x8的矩陣，首先將矩陣中64個(gè)系數(shù)減去128，然后進(jìn)行DCT轉(zhuǎn)換。DCT使原矩陣能量分布的范圍集中，以配合接下去的量化。而經(jīng)DCT后的數(shù)據(jù)仍和轉(zhuǎn)換前相等，并末減少，所以DCT的步驟為無失真。JPEG使用之字型格式大致將空間頻率按從低到高的順序排列。0156141527282471316262942381217253041439111824314044531019233239455254202233384651556021343747505659613536484957586263 8*8DCT系數(shù)之字型排列順序 F1Fm Fh 8*8DCT系數(shù)頻帶示意圖左上角第0處的DCT系數(shù)為直流系數(shù)(集中了圖像的主要能量)，其余63個(gè)為交流系數(shù)，其中靠近左上角的DCT系數(shù)為低頻部分，右下角為高頻部分，中間的則為中頻部分。(3)量化對圖像像素經(jīng)過DCT變換后轉(zhuǎn)換為頻率系數(shù)進(jìn)行量化，每個(gè)系數(shù)的量化步長由量化表指定，量化的目的是減小非”0”系數(shù)的幅度以及增加”0”值系數(shù)的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)壓縮的目的。經(jīng)過量化階段后，所有數(shù)據(jù)只保留整數(shù)近似值，也就再度損失了一些數(shù)據(jù)內(nèi)容，量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因，但是它并不影響圖像給人的視覺效果，只是一些對人的視覺冗余的數(shù)據(jù)被丟棄。當(dāng)頻率系數(shù)經(jīng)過量化后，將頻率系數(shù)由浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱苏麛?shù)，這有利于執(zhí)行最后的編碼。量化就是將DCT系數(shù)按比例縮小，取其最接近的整數(shù)值。量化器通過JPEG提供的量化矩陣來達(dá)到目的。量化矩陣是預(yù)設(shè)的一個(gè)8*8的整數(shù)矩陣，對應(yīng)DCT矩陣的64個(gè)頻率系數(shù)。對亮度和色度頻率系數(shù)分別需要一個(gè)量化矩陣，如表32和表33所示。DCT中能量大的系數(shù)集中在DCT矩陣的DC系數(shù)與DC系數(shù)附近，所以量化矩陣的特色是：左上部分的系數(shù)較小，越往右下系數(shù)越大；而量化的做法是：將DCT矩陣的64個(gè)系數(shù)分別除以量化矩陣的整數(shù)，取其商的最接近的整數(shù)。此舉使得原本分散的系數(shù)數(shù)值范圍集中。量化矩陣中64個(gè)整數(shù)的大小取決于對應(yīng)的DCT矩陣系數(shù)在圖像中的重要性。如果該系數(shù)代表的是細(xì)節(jié)(高頻部分)，其能量較小(如矩陣右下部分的系數(shù))，忽略它并不會(huì)影響視覺品質(zhì)，則該對應(yīng)整數(shù)可以規(guī)定的大一些，使得該系數(shù)被除后商為0，也就是此系數(shù)所代表的成分。反之，對能量大的部分除以較小的整數(shù)，保留精確的結(jié)果。DCT矩陣量化的過程中，取商而棄余數(shù)，必然引入誤差，這是JPEG中造成圖像質(zhì)量下降的最主要原因，但是它并不影響圖像給人的視覺效果，只是一些對人的視覺冗余的數(shù)據(jù)被丟棄。 JPEG壓縮試驗(yàn)JPEG壓縮是圖像處理中最常見的操作，該算法能有效的恢復(fù)水印。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在圖像質(zhì)量已經(jīng)失真的情況下，仍然能提取出清晰的水印，可見水印具有較好的抗壓縮的性能，魯棒性很強(qiáng)。 經(jīng)過JPEG壓縮后的圖像提取出的水印與原始水印的比較5 總結(jié)和展望數(shù)字水印技術(shù)是信息科學(xué)中近幾年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，對圖像、音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的保護(hù)成為迫切需要解決的問題。多媒體內(nèi)容的保護(hù)包括版權(quán)保護(hù)和內(nèi)容完整性保護(hù)。由于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力不斷翻番以及網(wǎng)絡(luò)分?jǐn)傆?jì)算技術(shù)的不斷完善，因此傳統(tǒng)的加密方法已受到極大的挑戰(zhàn)，而新興的信息隱藏技術(shù)則可以進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性與可靠性。信息隱藏技術(shù)用于多媒體保護(hù)則被稱為數(shù)字水印，它是將一些標(biāo)識(shí)信息直接嵌入到被保護(hù)的多媒體數(shù)據(jù)中，但是不影響原始內(nèi)容的使用價(jià)值，而且不易被察覺或注意到。利用這些隱藏在多媒體數(shù)據(jù)中的信息，可以達(dá)到確認(rèn)數(shù)據(jù)擁有者、購買者或進(jìn)行數(shù)據(jù)鑒定的真實(shí)性。此外，利用信息隱藏技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)中需要的匿名機(jī)制以及在軍事、國防工業(yè)中實(shí)現(xiàn)隱藏通信.不過，數(shù)字水印技術(shù)畢竟還是一門新興的科學(xué)，它涉及到通信與信息理論、圖像與語音處理、信號(hào)檢測與估計(jì)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、人類視覺與聽覺系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用、電波傳播等多種科學(xué)知識(shí)。雖然近幾年來在理論和應(yīng)用中取得了巨大的發(fā)展，但是到目前為止還尚未形成一個(gè)完整的理論體系，特別是還沒有一個(gè)統(tǒng)一的評判標(biāo)準(zhǔn)，仍有許多的問題尚未解決?？梢哉f，數(shù)字水印技術(shù)是一個(gè)充滿活力但又墾待開拓的研究領(lǐng)域，而對于國內(nèi)這一問題的研究正處于起步階段。本文主要做了以下工作：系統(tǒng)介紹了信息隱藏與數(shù)字水印技術(shù)。歸納了信息隱藏及數(shù)字水印技術(shù)的分類、特性與應(yīng)用。給出了數(shù)字水印技術(shù)的原理和基本框架以及其性能的評價(jià)方法。介紹了幾種數(shù)字水印的攻擊方法。實(shí)現(xiàn)了一種數(shù)字水印的方法。使用離散余弦變換對圖像進(jìn)行變化后將隨機(jī)序列作為水印信號(hào)嵌入到圖像中，并對嵌入水印的圖像進(jìn)行了幾種攻擊以驗(yàn)證其魯棒性。信息隱藏與數(shù)字水印技術(shù)的研究目前是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域，應(yīng)用市場前景十分廣闊。本文對于信息隱藏與數(shù)字水印技術(shù)這一研究領(lǐng)域來說，只是一個(gè)入門，要想豐富和完善這一領(lǐng)域的研究，尚有大量的工作有待于在今后進(jìn)一步的努力。根據(jù)對本領(lǐng)域的研究體會(huì)，認(rèn)為以下幾個(gè)方面有待于進(jìn)一步的研究：(1)水印基本原理和評價(jià)方法的進(jìn)一步研究，包括水印理論模型、水印結(jié)構(gòu)、水印嵌入策略、水印檢測算法、水印性能評價(jià)以及水印的標(biāo)準(zhǔn)化等?，F(xiàn)有算法的理論分析和評估。數(shù)字水印技術(shù)是直到九十年代才逐漸引起重視的，經(jīng)過了近十幾年的發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的算法，對這些算法的理論分析也會(huì)為我們將來在這方面的研究提供有益的幫助。這些理論可能是不成熟、不完善，但它的研究思路和技術(shù)仍給我們提供了重要的參考價(jià)值。(2)目前其他的數(shù)字水印技術(shù)，如對基于圖形、矢量圖和動(dòng)畫等媒體的數(shù)字水印技術(shù)研究的比較少，這也是今后數(shù)字水印技術(shù)的一個(gè)研究方向。人類知覺特性的分析和研究。人類知覺包括人的視覺系統(tǒng)和人的聽覺系統(tǒng)，這是我們進(jìn)行信息隱藏的關(guān)鍵問題所在。大多數(shù)現(xiàn)有的數(shù)字水印算法都使在某種程度上利用人的視覺或聽覺缺陷，達(dá)到隱藏信息的目的。利用人的視覺特性的方法大多是針對圖像、視頻、文本等數(shù)字媒體，而利用人的聽覺特性的方法大多是音頻等介質(zhì)。研究人的知覺特性對于如何有效地提高數(shù)字水印算法和隱藏效果都會(huì)起到十分重要的作用，這方面的研究仍是一項(xiàng)長期的工作。(3)一個(gè)實(shí)用的數(shù)字水印系統(tǒng)的建立。開發(fā)一些具有實(shí)用價(jià)值的算法和軟件不僅是信息技術(shù)發(fā)展的需要，也是數(shù)字水印技術(shù)走向?qū)嵱玫牡谝徊健Ｄ壳耙膊粩嘤幸恍?shù)字水印軟件出現(xiàn)，但是這些隱藏算法都比較簡單。今后可以把大部分的工作的重點(diǎn)是放在對嵌入信息的預(yù)處理上，通過這樣的方法來增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。參考文獻(xiàn)[1] 王郵錫，陳琦，鄧峰森. 數(shù)字水印技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.[2] 曲麗麗. 基于數(shù)字水印的信息隱藏技術(shù)研究[J]. 光子學(xué)報(bào)，2004，20,2627.[3] 周亞訓(xùn)，葉慶衛(wèi)，徐鐵峰. 基于小波和余弦變換組合的圖像水印方案[J]. 電子學(xué)報(bào), 2001,29(12):16931695.[4] 王志雄，王慧琴，李人厚. 數(shù)字水印的攻擊和對策綜述[J]. 通信學(xué)報(bào)，2002，23(11):7479.[5] 鐘樺，焦李成. 基于特征子空間的數(shù)字水印技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2003，26(3):16.[6] 黃繼武，Yun Q. Shi，28(4):57一60.[7] 蔡漢天，(一2):57一60.[8] 程穎，張明生，.[9] 孫圣和，,200l,33(5):700一705北京:.[10] [J].，23(7):705711.[11] 黃繼武程衛(wèi)東DCT域圖像水印:嵌入對策和算法電子學(xué)報(bào),April2000，57一60.[12] Van Sehyndel R G，Tirkel A Z and Osborne C Digital Watermark inProc of the Conference on Image ,(2):86一90.[13] .，Killian J. and Leighton . Secure Spread SPectrumWatermarking for Multimedia. IEEE Trans Image ，6(12):1673一1687.[14] Xia一Xiang Gen，Boncelet . and Arce . Wavelet Transform BaseWatermark for digital Images. Watermarking SPecial Issue of Optics :497一511.致謝凝視著即將完成的論文，心中涌動(dòng)著一種莫名的感受。短短的三個(gè)月時(shí)間里，在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也包含了我對四年攻讀學(xué)士學(xué)位所作工作的總結(jié)，包含了十幾年求學(xué)生涯的經(jīng)歷。我要真誠的致謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師——黃亞飛。在我完成設(shè)計(jì)的道路上，、做事和為人等方面的熏陶將使我受益終身，在此，對老師表示最衷心的感謝！還要感謝其他同學(xué)對于我的幫助，感謝父母從小到大給我不斷的支持是我順利完成學(xué)業(yè)。最后，我還要說：能進(jìn)入長沙理工大學(xué)完成我的本科學(xué)業(yè)是我的榮幸！四年來能得到電子信息工程的多位老師的指導(dǎo)是我的幸運(yùn)！在四年的學(xué)習(xí)中，老師們淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)、求是、創(chuàng)新的治學(xué)精神，誨人不倦的師者風(fēng)范使我終生受益！附錄clear all。 %清除工作區(qū)所有變量clc。%清除命令窗口所有的指令start_time=cputime。%計(jì)算cpu所用時(shí)間，當(dāng)前的時(shí)間賦值給start——time%%%%%%%%%%%% 讀取水印圖像 %%%%%%%% I=imread(39。D:\畢業(yè)設(shè)計(jì)\39。)。%讀取水印圖像figure(1)。%新建圖形窗口1顯示subplot(2,3,1)。%繪制子圖2x3的第一個(gè),顯示2行3列個(gè)圖像imshow(I),title(39。水印圖像39。)%%顯示水印圖像，及其標(biāo)題I=rgb2gray(I)。%將水印圖形的RGB顏色變成灰色，把彩圖轉(zhuǎn)換為灰色I(xiàn)=double(I)/255。 %將顏色值換算成double型并進(jìn)行歸一化