【正文】 左下為垂直方向細(xì)節(jié)部分，右下為對(duì)角線方向細(xì)節(jié)部分。(2)DWT變換由于MPEG4及JPEG2000縮標(biāo)準(zhǔn)的公布，出現(xiàn)越來(lái)越多的基于小波域的水印算法。所以，傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率要大大小于傳送圖像像素所用的數(shù)碼率。DCT變換指的是是實(shí)數(shù)范圍內(nèi)，任何連續(xù)的實(shí)對(duì)稱函數(shù)的傅立葉變換中只含有余弦項(xiàng)，所以要實(shí)現(xiàn)快速離散余弦變換可以用快速傅立葉變換算法。如今的算法研究中大多數(shù)是使用變換域的方法。 變換域算法 變換域（頻域）方法是把圖像用變換域來(lái)表示，它是采用利用特定的數(shù)學(xué)變換。空間域算法雖然有嵌入很大信息量的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)樗聂敯粜员容^差差，所以如今的數(shù)字水印系統(tǒng)已經(jīng)很少使用它了。算法的魯棒性、安全性、透明性等都比較強(qiáng)。如果適當(dāng)調(diào)整它的參數(shù)，就能有效地抵抗剪切、濾波和JPEG壓縮等攻擊，但對(duì)拷貝平均攻擊抵抗力較弱，而且該方法嵌入的信息量是有限的。(2) Patchwork算法基于統(tǒng)計(jì)理論的是Patchwork算法，具有特定統(tǒng)計(jì)特性的數(shù)字水印被嵌入到原始數(shù)據(jù)中。雖然LSB算法可以隱藏較大信息量，但因?yàn)橛玫氖菆D像不重要的像素位，它的魯棒性很差，水印信息比較容易就被濾波、圖像量化和幾何變形等的操作破壞，無(wú)法滿足對(duì)魯棒性的要求，所以如今的數(shù)字水印技術(shù)中很少采用LSB算法。(1) 最低有效位算法（Least Significant Bits,LSB）LSB算法是使用一定的密鑰通過(guò)m序列發(fā)生器產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，接下來(lái)按照一定的規(guī)則排列成二維的水印信號(hào)，并且逐一在原始圖像相應(yīng)像素值的最低幾位插入。研究者們研究數(shù)字水都是各用自學(xué)科的獨(dú)特視角，從而相繼出現(xiàn)了各種各樣的數(shù)字水印算法，數(shù)字水印系統(tǒng)的典型算法如下： 空間域算法空間域算法是直接對(duì)圖像的像素值進(jìn)行修改，把水印直接加載在數(shù)據(jù)載體上?；謴?fù)的信號(hào)可與原始的水印信號(hào)進(jìn)行相似度測(cè)量來(lái)判定水印信息是不是存在。水印信息可以為任何形式的數(shù)據(jù)，原始信息可以為音頻、圖像或文本等，相應(yīng)的水印信息經(jīng)過(guò)嵌入算法的處理就被嵌入到原始信息當(dāng)中去，最后就得到嵌入水印信息后的信息。 水印的嵌入模型 [8]，水印信息是輸入信號(hào)，原始信息，用來(lái)增強(qiáng)算法的安全性是密鑰，實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)中至少使用一個(gè)密鑰，但是有的甚至是用幾個(gè)密鑰結(jié)合來(lái)對(duì)水印信息加密或控制水印的嵌入位置。水印的提取檢測(cè)可表示為： (23）或者 (24) 其中=0/1，0表示水印不存在，1表示存在。這一步是非常重要的。這樣的框架大致可以分為下面三步：步驟1：生成水印信號(hào)：按照不同的需求，有時(shí)候要對(duì)需要對(duì)水印信息進(jìn)行預(yù)處理，最后水印信號(hào)形成。因此，通過(guò)調(diào)整原始圖像，就有可能在不改變視覺(jué)效果的情況下嵌入信息。這種技術(shù)利用了人的知覺(jué)系統(tǒng)（HVS）的冗余特性[6]。它存在的原則是不破壞原數(shù)據(jù)的價(jià)值。如果按水印的用途劃分，我們將數(shù)字水印劃分為、版權(quán)保護(hù)、票據(jù)防偽、篡改提示和隱藏標(biāo)識(shí)水印。所以，頻域水印算法魯棒性更強(qiáng)?？臻g域水印的嵌入和提取，是通過(guò)修改圖像的像素點(diǎn)強(qiáng)度或著圖像的灰度值來(lái)實(shí)現(xiàn)，嵌入信息量大，但是很難抵抗常見(jiàn)圖像處理的各種攻擊及各種噪聲干擾對(duì)它的影響，魯棒性很差。但如果是無(wú)意義的水印，如果有錯(cuò)誤，則只能通過(guò)統(tǒng)計(jì)決策來(lái)確定信息中水印還是否存在。有意義的水印指的是水印本身就是某個(gè)數(shù)字圖像或著編碼；沒(méi)有意義的水印則只是對(duì)應(yīng)一個(gè)序列號(hào)。按照脆弱水印的狀態(tài)就可以判斷數(shù)據(jù)是不是被改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體的被破壞情況的定位或者跟蹤。對(duì)多媒體的各種變換或處理都非常敏感的是脆弱水??；對(duì)各種處理操作和攻擊均有較強(qiáng)的魯棒性的叫做魯棒水印，一個(gè)好的魯棒水印算法甚至可以把水印從質(zhì)量已被破壞的數(shù)字作品中提取出來(lái)；如果用于在數(shù)字作品中標(biāo)識(shí)著作權(quán)信息，如作者、作品序號(hào)等，就要在用魯棒水印。不可見(jiàn)水印雖然不能夠阻擋數(shù)字產(chǎn)品非法的復(fù)制與盜用，但是可以用它來(lái)證明所有權(quán)，還可以作為鑒別和起訴非法侵權(quán)行為的證據(jù)。 數(shù)字水印的分類對(duì)數(shù)字水印的分類有很多種，按照不同的角度可以按照下面進(jìn)行分類：（1）按能見(jiàn)性劃分按水印是否能見(jiàn)劃分，數(shù)字水印被分為可見(jiàn)水印和不可見(jiàn)水印。然而在現(xiàn)代密碼學(xué)的研究和不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用有了很好的依靠。因此，預(yù)覽的內(nèi)容就被自動(dòng)加上水印。這種注釋不用增加額外的帶寬，并且很不容易丟失，所以這是一種比較理想的標(biāo)識(shí)方式。（2）標(biāo)題與注釋將媒體的相關(guān)注釋或標(biāo)題等信息利用水印技術(shù)加入其中，方便自己或他人用。研究數(shù)字水印技術(shù)是與數(shù)字媒體的保護(hù)版權(quán)是密切相關(guān)的，當(dāng)今數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，概括起來(lái)主要包括下面幾個(gè)方面[4]：（1）跟蹤非法傳播這是使用用戶的信息作為水印嵌入到產(chǎn)品中，嵌入的這些水印信息就像人的指紋或DNA基因一樣，可以精確地區(qū)別每一個(gè)不一樣的個(gè)體，所以又叫“指紋”。（5）嵌入容量(embedding capacity)：是指載體在不發(fā)生形變的前提下可嵌入的水印信息量。 （4）安全性：數(shù)字水印的信息應(yīng)該保證安全性，很難改變或偽造，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)有低誤檢測(cè)率。當(dāng)作品發(fā)生版權(quán)問(wèn)題糾紛時(shí)就可以通過(guò)對(duì)作品當(dāng)中存在的水印信息進(jìn)行提取從而確認(rèn)作品的歸屬權(quán)?，F(xiàn)在，如果需要兼顧這兩方面，通常人們是在“相對(duì)”不能感知的前提下盡量的去提升水印的魯棒性。所以在這兩者之間必須進(jìn)行折中。這對(duì)于魯棒和易損的不可見(jiàn)水印來(lái)說(shuō)是一個(gè)最基本的要求。對(duì)水印要求最強(qiáng)的是版權(quán)保護(hù)的魯棒性水印，能夠抵抗惡意性攻擊，但不同的是，對(duì)易損的水印和注釋的水印不需要特別強(qiáng)調(diào)對(duì)一些惡意攻擊的抵御能力。當(dāng)有敵意的第三方想要通過(guò)某些處理來(lái)去除或修改被嵌入的信息時(shí)，保護(hù)信息就會(huì)發(fā)生明顯改變，從而達(dá)到對(duì)信息的保護(hù)作用，并提醒合法的所有者或使用者對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。常常我們要求數(shù)字水印應(yīng)具有如下基本特征：（1）魯棒性（Robustness）：字面意思為“強(qiáng)健性、堅(jiān)固性、強(qiáng)壯性”。一些具體應(yīng)用系統(tǒng)的協(xié)議已經(jīng)在研究中，但是水印協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化還沒(méi)有進(jìn)行。水印的應(yīng)用研究還包括對(duì)水印協(xié)議的研究。在數(shù)字水印技術(shù)的研究中，迄今為止都沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的被大家所接受的評(píng)價(jià)體系。數(shù)字水印要得到更廣泛的應(yīng)用，那必須建立一系列的標(biāo)準(zhǔn)，比如水印的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、嵌入水印的標(biāo)準(zhǔn)等，每種水印算法的評(píng)價(jià)都應(yīng)該是建立在一定的標(biāo)準(zhǔn)之上。伴隨電子商務(wù)政務(wù)的逐漸展開(kāi)，怎樣綜合運(yùn)用數(shù)字水印技術(shù)和密碼技術(shù)解決電子商務(wù)政務(wù)中的信息安全問(wèn)題亟待解決[2]。對(duì)于這方面的研究也非常有意義。(3) 水印的安全性。但假如嵌入水印的強(qiáng)度過(guò)于大，人們就能感覺(jué)出來(lái)，因此就破壞了原載體數(shù)據(jù)的質(zhì)量。(2) 水印嵌入的最大強(qiáng)度。 理論研究對(duì)于理論研究，對(duì)于下面這些很有價(jià)值的問(wèn)題，值得去深入的研究：(1) 選擇宿主信號(hào)和嵌入位置。這就成為一個(gè)比較難的課題，因?yàn)闋砍兜皆O(shè)計(jì)魯棒性的水印算法、構(gòu)造水印和估計(jì)水印能量等。水印的兩個(gè)非常重要特性是魯棒性和不能感知性，自從數(shù)字水印技術(shù)提出以來(lái)，水印技術(shù)研究的其中一個(gè)主題就是對(duì)這兩個(gè)特性的研究。大部分水印算法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值對(duì)整個(gè)圖像均用一樣強(qiáng)度水印嵌入，因此圖像的所有部分所嵌入的水印能量都是相同的。認(rèn)清當(dāng)前數(shù)字水印研究出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)于指正水印算法的快速發(fā)展有著非常重要的意義[1]。為了推進(jìn)我國(guó)在這一國(guó)際前沿領(lǐng)域發(fā)展水印技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)的研究人員在此領(lǐng)域的緊密合作與交流，在2005年10月12日至14日，第十二屆全國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議由中國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)主辦，中科院自動(dòng)化所協(xié)辦，在北京西郊賓館召開(kāi)，此次會(huì)議上再次強(qiáng)調(diào)了數(shù)字水印技術(shù)的重要性，尤其是在數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)方面。我國(guó)在1999年12月11日，第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)研討會(huì)由北京電子技術(shù)應(yīng)用研究所組織召開(kāi)，迄今為止已經(jīng)成功舉辦了六屆，這在很大程度上促進(jìn)了國(guó)內(nèi)水印技術(shù)的深入研究與快速發(fā)展。梅蕤蕤等提出的是彩色圖像自適應(yīng)的數(shù)字水印算法、鄭江濱等提出的是基于彩色分量DCT域的數(shù)字圖像水印算法。其中具有代表性的有哈工大、天津大學(xué)、北郵等，都是國(guó)內(nèi)投入水印技術(shù)研究比較早，并且取得了比較的好成績(jī)。進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，通過(guò)衡量提取出來(lái)的水印和原水印之間的相似度來(lái)判斷是否加入了水印。其中基于分塊的離散余弦變換是最常用的變換算法之一，最原始的基于分塊的離散余弦變換數(shù)字水印是在原始數(shù)據(jù)上隱藏了一些二進(jìn)制的信息。由Ahmed等人發(fā)現(xiàn)的離散余弦交換廣泛應(yīng)用于變換圖像編碼，實(shí)際上，DCT是靜止圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)(Joint Photographic Experts Group,JPEG)和運(yùn)動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)(Moving Pictures Experts Group，MPEG)的基礎(chǔ)。當(dāng)今使用的主要變換域算法有：離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT)、離散小波變換(Discrete Wavelet Transform,DWT)。變換域算法就是在把水印嵌入原始載體的顯著區(qū)域。比如后面的Patchwork算法是由麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室Walter Banderf等人提出來(lái)的。最早的數(shù)字水印算法是基于空域的算法，空間域方法指的是用各種方法直接對(duì)圖像的像素值進(jìn)行修改，把數(shù)字水印直接嵌入在原始數(shù)據(jù)上。因此數(shù)字水印技術(shù)可以利用數(shù)字化信號(hào)對(duì)人的知覺(jué)冗余，進(jìn)行各種信號(hào)隱藏，從而實(shí)現(xiàn)隱秘通信。（5） 隱秘通信及其對(duì)抗：信息戰(zhàn)的重要組成部分是網(wǎng)絡(luò)情報(bào)戰(zhàn)，其最核心的內(nèi)容就是利用公用網(wǎng)絡(luò)對(duì)保密數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。其中易損水印的魯捧性較低，所以在數(shù)字水印的運(yùn)用中，可以用它來(lái)檢驗(yàn)數(shù)字產(chǎn)品內(nèi)容是否具有完整性。比如說(shuō)在DVD播放系統(tǒng)中，就可以在原始視頻信號(hào)中加入拷貝控制信息，從而達(dá)到控制使用的目的。數(shù)字水印技術(shù)的這種應(yīng)用必須有較好的魯棒性、安全性和不可見(jiàn)性。數(shù)字作品擁有者用密鑰產(chǎn)生一個(gè)水印，并將它嵌入到原來(lái)的數(shù)字作品中，這樣可以保護(hù)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)。數(shù)字產(chǎn)品的知識(shí)版權(quán)保護(hù)是數(shù)字水印發(fā)展最重要的動(dòng)力，但是伴隨著數(shù)字水印技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用的前景也是越來(lái)越廣。數(shù)字水印被認(rèn)為是抵抗多媒體版權(quán)盜用的“最后一道防線”。在接收那一端，通過(guò)計(jì)算機(jī)水印信號(hào)就被提取出來(lái)而達(dá)到各種目的。由此，數(shù)字水印技術(shù)也就產(chǎn)生了，并且在數(shù)字產(chǎn)品的產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面起到了越來(lái)越重要的作用。因此引發(fā)的版權(quán)盜用問(wèn)題和版權(quán)保護(hù)問(wèn)題已成為越來(lái)越嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。數(shù)字化的多媒體信息擁有的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量高、易于存儲(chǔ)、加工和復(fù)制等。網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展在很多方面改變了大家的生活。 最后，給出了未來(lái)可能的研究方向的一些建議。數(shù)字水印的研究是從空間域開(kāi)始的,LSB算法是空域算法中最具有代表性的。在介紹信息隱藏、數(shù)字水印的相關(guān)概念、特點(diǎn)基礎(chǔ)上系統(tǒng)的論述了圖像水印算法的通用模型。因此，數(shù)字水印一經(jīng)提出就成為熱點(diǎn)問(wèn)題，出現(xiàn)了許多數(shù)字水印方案，也有許多公司已推出了數(shù)字水印的產(chǎn)品?？梢詷?biāo)識(shí)著作者、所有者、使用者等，并攜帶有版權(quán)保護(hù)信息和認(rèn)證信息，目的是鑒別出非法復(fù)制和盜用的數(shù)字產(chǎn)品，保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的合法拷貝和傳輸。 1517周：撰寫(xiě)畢業(yè)論文，完成畢業(yè)答辯。 811周：根據(jù)算法在MATLAB下仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的水印嵌入和提取。 進(jìn)度安排： 13周：查找資料，文獻(xiàn)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)空域水印嵌入。但是由于使用了圖像不重要的像素位，算法的魯棒性差，水印信息很容易為濾波、圖像量化、幾何變形的操作破壞。 題 目 數(shù)字圖像水印技術(shù)研究 學(xué)生姓名 許喚弟 學(xué)號(hào) 1113024015 所在學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 通信工程1101班 指導(dǎo)教師 陳莉 __ 完成地點(diǎn) 物理與電信工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室 2015 年 月 日畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚任務(wù)書(shū)院(系) 物電學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 通信1101 學(xué)生姓名 許喚弟 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚題目 數(shù) 字 圖 像 水 印 技 術(shù) 研 究 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚工作自 2015 年 3 月 5 日 起至 2015 年 6 月 10 日止 三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚進(jìn)行地點(diǎn): 物電學(xué)院實(shí)驗(yàn)室