【正文】 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他 人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。計(jì)算機(jī) 工程 ， 2020. [18] 陳少霞 . 數(shù)字水印研究綜述及其發(fā)展方向 . 期刊論文 : 湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào) , (5):12451300 第 37 頁 共 45 頁 [19] 付春平 . 用 MATLAB 仿真數(shù)字水印系統(tǒng)的研究 . 期刊論文 : 福建電腦 , (8):300365 [20] 馬義德 . 數(shù)字水印技術(shù)及其應(yīng)用 . 期刊論文 : 安防科技 , (20):85180 [21] 劉建華 . 數(shù)字圖像置亂技術(shù)及 Matlab 實(shí)現(xiàn) . 桂林航天工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào) , (7):6588 [22] 韓鳳英 . 數(shù)字水印技術(shù)綜述 . 期刊論文 :長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) , (15):18180 [23] 李強(qiáng) . 一種基于小波分析的自適應(yīng)水印圖像水印算法 . 光電子與技術(shù)科學(xué)， 2020. [24] 劉歆，牛少彰 . 信息隱藏的檢測算法研究綜述 [J]. 北京電子科技學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020. 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[5] 李強(qiáng) .一種基于小波分析的自適應(yīng)水印圖像水印算法。 學(xué)然后知不足，本論文僅僅是信息隱藏技術(shù)研究的開始，而不是結(jié)束，今后，還有許多工作要做。盡管本文在信息隱藏的理論和應(yīng)用方面進(jìn)行了一些探索，但還不夠深入和全面，許多方面還有待于進(jìn)一步研究。 針對空域信息隱藏算法和變換域信息隱藏算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本文將二者結(jié)合，提出了一種基于圖像置亂和融合的 小波 域圖像信息隱藏技術(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該隱藏技術(shù)具有較大 的信息嵌入量和良好的隱藏效果，對常見的圖像處理操作，具有一定程度的魯棒性。圖像信息隱藏的關(guān)鍵是在保證隱蔽圖像視覺不可見的前提下，研究具有較 強(qiáng)穩(wěn)健性的信息嵌入策略與算法，以抵抗信息在網(wǎng)上傳輸時有意和無意的不良攻擊，并提高載體圖像的信息嵌入量。但抗壓縮性的能力明顯優(yōu)于抗噪聲性的能力，以后的改進(jìn)需向抗噪聲干擾這方面進(jìn)行。 綜上所述，小波域水印法在盲提取和檢測中具有良好的魯棒性和不可見性。 Y(J==0)=0。 pepper39。 J=imnoise(U,39。 再對融合圖像加入椒鹽噪聲 (如圖 )，通過對椒鹽噪聲的密度取值進(jìn)行變化，得到不同的圖像和數(shù)據(jù)，如下圖 和表 所示。 Y=Y+sigma*randn(size(Y))。先對融合圖像加入高斯噪聲 (如圖 )，通過對高斯噪聲的方差進(jìn)行變化，得到不同效果圖和數(shù)據(jù)，如下圖 和表 所示。 噪聲實(shí)驗(yàn) 加入噪聲是對水印魯棒性考驗(yàn)的一種常見的攻擊 。)。 Y=imread(39。quality39。jpeg39。39。 JPEG 壓縮實(shí)驗(yàn) 首先對嵌入水印后的圖像進(jìn)行 JPEG 壓縮 (如圖 )，而后從壓縮的圖像中提取出水印 (如圖 )，對融合圖像進(jìn)行不同 JPEG 壓縮比壓縮，得出數(shù)據(jù)如表 所示。通過計(jì)算信噪比和相似度，發(fā)現(xiàn)得出的結(jié)果信噪比極大而相似度為 1，那么水印在嵌入和提取過程中幾乎沒有反生信息缺失，水印嵌入和提取的效果很好。 恢復(fù)時 先利用提取算法取出置亂后的水印如圖 (e)和圖 (e) 第 29 頁 共 45 頁 再 進(jìn)行解 碼 置亂，即進(jìn)行 4824=24 次置亂 進(jìn)行還原，最后得到還原的水印圖如圖 (f)和圖 (f),水印算法的嵌入和提取效果圖如下圖 和 所示。由 Arnold 變換的周期性可知，當(dāng)我們要提取出完整的水印圖像時，我們也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的 T24 次變換，以便還原圖形。1),(),(),(),( （ 62） 其中 M 和 N 分別是二值水印圖像的長度和寬度。本論文 采用歸一化相關(guān) NC值來度量提取出的水印 W′與原始水印 W 之間的相似度，其定義如下 式 （ 62） ： NC(w,w’)=????????????NiMiNiMiNjMijiWjiWjiWjiW139。 水印魯棒性的度量指標(biāo) 水印系統(tǒng)魯棒性的評價(jià)往往采用提取出的水印信息與原始水印之間的相關(guān)程度來度量。 式 （ 61） 看起來直觀、嚴(yán)格，但用它們所求得的結(jié)果常與人們的主觀視覺效果不一致。 峰值信噪比 PSNR PSNR 是最普遍，最廣泛使用的評鑒畫質(zhì)的客觀量測法，不過許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示， PSNR 的分?jǐn)?shù)無法和人眼看到的視覺品質(zhì)完全一致，有可能 PSNR 較高者看起來反而比 PSNR 較低者差。 客觀評價(jià)是用隱密圖像（或恢復(fù)圖像）偏離原始 圖像的誤差來衡量隱密圖像（或恢復(fù)圖像）的質(zhì)量。由于人們對圖像質(zhì)量的評價(jià)受到諸如觀察環(huán)境、觀察者的視覺心理和精神狀態(tài)以及觀察者與視覺場景相互作用的程度等因素的影響，逼真度和可懂度的定量分析方法是個很困難的課題，雖然取得了一些進(jìn)展，但 是還沒有很好的解決。 圖像質(zhì)量的含義包括兩個方面，一是圖像的逼真度 （ Fidelity） ，另一個是圖像的可懂度 （ Intelligibility） [29]。圖像處理中的編碼技術(shù)，就是在保持編碼圖像一定質(zhì)量的前提下，以盡可能少的比特?cái)?shù)來表示圖像，以便節(jié)省信道有效帶寬或存儲器的容量。 圖 水印提取模型 原始圖像 含水印圖像 DWT 提取算法 提取水印 DWT 第 27 頁 共 45 頁 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 以及抗攻擊實(shí)驗(yàn) 圖像質(zhì)量評價(jià) 圖像質(zhì)量評價(jià)的研究是圖像信息工程的基礎(chǔ)技術(shù)之一。 第三步： 對提取出的水印進(jìn)行處理，由前文可知道 Arnold 變換的周期為 48，但置亂了 24 次，所以我們應(yīng)該繼續(xù)變換 24 次就可以還原原水印了。 根據(jù)提取算法的公式，可得出提取出的嵌入后的水印。 ?? XXaw ， 計(jì)算出 w39。然后對原始圖像進(jìn)行 DWT 三層小波變換，得到原始水印 X， 然后利用嵌入算法的逆變換公式 ： )1/(1 39。 圖 圖像的三級小波變換 圖 水印嵌入模型 水印 圖像 的提取算法 第一步： 提取過程其實(shí)就是嵌入的逆過程，首先要對含水印融合圖像進(jìn)行 DWT三層小波變換，從而得到嵌入后的水 印序列 X39。 進(jìn)行 IDWT 的變換便可得到嵌入后的融合圖像。其中 X 為原始水印， X39。 第三步： 將水印圖像插入原始圖像，根據(jù)乘性公式 )1(39。然后對其進(jìn)行三次小波變換（小波變換后的分解圖如圖 所示），得到 10 個頻帶子圖像，高頻帶和低頻帶都不利于對水印圖像的提取，所以我們選取中頻帶的方塊進(jìn)行嵌入，由圖 可知， LH HL HH LH HL HH2 均 為中頻帶 ，本文算法實(shí)現(xiàn)部分我們選擇 LH HL3 中的一個。 水印 圖像 的嵌入算法 第一步：先選取合適的水印圖像和原始圖像，為了能夠清晰顯示出水印圖像，又盡量滿足減小周期的要求，最終選取水印圖像的大小為 6464，又由于要對原始圖像進(jìn)行三次小波變換才進(jìn)行嵌入過程，水印大小為 6464，那么載體圖像應(yīng)該為512512。 比如個人或 公司名稱，身份數(shù)字代碼等。所以對于嵌入的少量水印信息，如果能在灰度圖像 之 中嵌入，那同樣的算法也必定能 夠 在彩色圖像 之中應(yīng)用。 而 現(xiàn)在普遍傳播的都是灰度和彩色 的 圖像。由圖觀測結(jié)果可知，當(dāng)置亂 48 次時，圖形被還原了，那么該圖形的 Arnold 變換的周期為 48。 數(shù)字圖像的置亂技術(shù)是指發(fā)送方借助數(shù)學(xué)或其他領(lǐng)域的技術(shù)，對一幅有意義的數(shù)字圖像作變換使之變成一幅雜亂無章的圖像再用于傳輸；在圖像傳輸過程中，非法截獲者無法從雜亂無章的圖像中獲得原圖像信息，從而達(dá)到圖像加密的目的； (a)arnold 0 次 (b)arnold 1 次 (c)arnold 2 次 (d)arnold 10 次 (e)arnold 20 次 (f) arnold 24 次 (g) arnold 40 次 (h) arnold 48 次 圖 Arnold 變換置亂效果圖 第 23 頁 共 45 頁 圖 (a)為南華大學(xué)校徽，其大小為 64 64，這樣既能達(dá)到清晰顯示又能滿足圖像像素盡量小的條件下減少運(yùn)算量。希望 Arnold 變換的周期越短 就 越好。因?yàn)?Arnold 變換的周期性與圖像大小 是 有關(guān) 的 ，如果我們利用它的周期性來恢復(fù)原圖 時 ，勢必 就 要等很長時間。 第 22 頁 共 45 頁 Arnold 變換的周期性 Arnold 變換算法 既 簡單 又 具有周期性 [25]，所以在數(shù)字水印 的 方面得到了很好的應(yīng)用。由于對不同的矩陣階數(shù) N， Arnold變換 具 有不同的周期，為了盡量減少 Arnold 變換所帶來的花費(fèi)， 也就 希望 Arnold 變換的周期越短越好。對于 Arnold 變換的周期， ． Dyson 和 H. Falk 出了關(guān)于 Arnold 變換的周期 的估 值定理：對于給定的正數(shù) N，當(dāng) N2 時，周期 M 滿足： 2/2NM? 。對于不同矩陣的階 N， Arnold 變換有不同的周期，為了盡量減少 Arnold 變換所帶來的花費(fèi)，應(yīng)該選擇周期較短的 項(xiàng) 。若把 數(shù)字圖 像視為一個矩陣，則經(jīng)過 Arnold 變換后的圖像將 變得混亂不 堪，但繼續(xù)使用 Arnold 變換 話 ，一定會出現(xiàn)一幅與原圖相同的圖像，即 Arnold 變換具有 一定的 周期性。 Arnold[23]變換 假設(shè)有單位正方形上的點(diǎn) （ x,y） ，將點(diǎn) (x,y)變到另一點(diǎn) ),( 11 yx 的變換為： )1( m o d21 1111 ????????????????????????? yxyx (41) 此變換成為二維 Arnold 的 變換，簡稱 Arnold 變換。 ②將 A 中序號為 m 的元素移到 m+1 的位置 之上 ，若 nm 2? ，則將 m 移至 1 在 A中所在的位置 上 ，其中 ? ?nm 2...,3,2,1? 。 幻方變換是根據(jù)幻方矩陣中的自然數(shù)序號對圖像塊位置進(jìn)行 了 相應(yīng)的移動。 . ④隨著 A 中元素位置的移動， B 中元素位置也作 出 相應(yīng)的移動。 ②首先將 A 中自然數(shù)序列跟 B中的像素點(diǎn)的行列一一 進(jìn)行 對應(yīng)。利用 L 系統(tǒng)的邊改寫以及 點(diǎn)改寫規(guī)則， Hilbert 曲線的走向遍歷了 圖像中的所有點(diǎn)，就可以得到 Hilbert 變換圖像 了 。在水印預(yù)處理 過程 中，置亂技術(shù)主要考慮的是盡 量可能的分散錯誤比特的分布，提高數(shù)字水印的視覺效性 來增強(qiáng)水印的魯棒性。 置亂操作作為水印信號的預(yù)處理 過程 ，最重要的是取消水印對載體圖像空間 之上的過多依賴，以抵抗諸如剪切、 JPEG 壓縮之類的攻擊。 圖像置亂可 達(dá)到兩個目的 [15]：第一是 進(jìn)行 加密處理，就像不知道加密密鑰就無法對 加密過的信息進(jìn)行解密一樣；如果不知道置亂所采用 的算法， 同樣 難以恢復(fù)原始圖 像的 信息。改變元素在矩陣中的位置，對于圖像來說就可 達(dá)到置亂的目的 了 。數(shù)字圖像置亂和信息加密思想 是 類