基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现

摘要

数字水印(Digital Watermarking)技术是我们生活中经常见到的信息隐藏技术。它将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。

空间数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向，另一类是频率数字水印。空间数字水印采用最低有效位(LSB)算法,通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重要的像素来表达水印的信息,以达到嵌入水印的目的。本实验是基于matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。

关键词：信息隐藏技术；空间数字水印； LSB算法；matlab

目录

1 设计任务与目的 (1)

2 MATLAB的简介及应用 (1)

2.1 MATLAB简介 (1)

2.2 MATLAB应用 (1)

3 数字水印技术 (2)

3.1 数字水印技术的发展 (2)

3.2 水印分类 (2)

3.3 数字水印的特点 (3)

3.4 数字水印技术的基本原理 (4)

4 基于LSB的数字水印算法 (5)

4.1 LSB算法原理 (5)

4.2 LSB算法的实现 (6)

4.2.1 水印嵌入算法 (7)

4.2.2 水印提取算法 (9)

5 MATLAB软件仿真 (11)

5.1 仿真结果 (11)

5.1.1 水印嵌入仿真 (11)

5.1.2 水印提取仿真 (12)

5.2 仿真分析 (13)

结论 (14)

参考文献 (15)

基于Matlab的数字水印设计

——基于空域的水印实现

1 设计任务与目的

(1)通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。

(2)在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。

(3)深入了解利用Matlab设计基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。

(4)提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。

(5)锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。

2 MATLAB的简介及应用

2.1 MATLAB简介

MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

2.2 MATLAB应用

MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：

1)数值分析

2)数值和符号计算

3)工程与科学绘图

4)控制系统的设计与仿真

5)数字图像处理技术

6)数字信号处理技术

7)通讯系统设计与仿真

8)财务与金融工程

MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。

3 数字水印技术

3.1 数字水印技术的发展

数字水印是一个崭新的信息隐藏技术，首次提出这个概念至今也不到20年。由于还处在学术研究的高峰阶段，仅有少数应用研究和应用案例，所以还没有形成国际标准、国家标准和行业标准，目前发现除了"国际知名的五家电脑及消费型电子产品主流公司，包括IBM及索尼等已就数字"水印"技术的共同标准达成协议"的报道外，仅发现有成都宇飞信息工程有限责任公司起草并获得国家标准化部门备案的两个企业标准《印刷打印数字水印软件》(备案号:1104-2002)和《基于内容的、非密码机制的计算机与移动存储设备信息安全系统》企业标准(备案号:400-2010)。所以，学术界对数字水印技术的概念也没有统一的表述和界定。

3.2 水印分类

数字水印技术可以从不同角度进行分类，因此有多种分类方法。

1）按特性划分

按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和易损数字水印两类。

2）按水印所附载的媒体划分

按水印所附载的媒体，我们可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等。

3）按内容划分

按数字水印的内容可以将水印划分为有意义水印和无意义水印。

4）按用途划分

按水印的用途，我们可以将数字水印划分为票证防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。

5）按水印隐藏的位置划分

按数字水印的隐藏位置，我们可以将其划分为时(空)域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。时(空)域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信息，而频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印则分别是在DCT 变换域、时/ 频变换域和小波变换域上隐藏水印。随着数字水印技术的发展，各种水印算法层出不穷，水印的隐藏位置也不再局限于上述四种。应该说，只要构成一种信号变换，就有可能在其变换空间上隐藏水印。本实验重点研究基于空域的数字水印技术。

3.3 数字水印的特点

作为数字水印技术基本上具有下面几个方面的特点。

1）安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当原内容发生变化时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更;当然数字水印同样对重复添加有很强的抵抗性

2）隐蔽性:数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用;不会降质;

3）鲁棒性:是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持部分完整性并能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。主要用于版权保护的数字水印易损水印(Fragile Watermarking)，主要用于完整性保护。当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。

4）水印容量:是指载体在不发生形变的前提下可嵌入的水印信息量。嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有

利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。尤其是隐蔽通信领域的特殊性，对水印的容量需求很大。

3.4 数字水印技术的基本原理

图3.1是数字水印的嵌入过程，通过密钥可以提高数字水印的隐藏性、抗攻击性，并非必须的输入。根据不同的用途，嵌入的水印有些是需要还原的，而有些则需要验证水印的存在性，前者需要数字水印的提取算法，而后者需要数字水印的检测算法，根据具体的水印算法，嵌入或提取过程可能有所不同。

数字水印技术是从信息隐藏技术发展而来的，是数字信号处理，图像处理，密码学应用，算法设计等学科的交叉领域。数字水印最早在1993年由Tirkel等人提出，在国际学术会议上发表题为”Electronicwatermark”的第一篇有关水印的文章，提出了数字水印的概念及可能的应用，并针对灰度图像提出了两种向图像最低有效位中嵌入水印的算法。1996年在英国剑桥牛顿研究所召开了第一届国际信息隐藏学术研讨会，标志着信息隐藏学的诞生。

4 基于LSB的数字水印算法

4.1 LSB算法原理

最低有效位方法是最早提出来的最基础的空域图像信息隐藏方法，其他的许多空域算法都是从它的基本原理进行改进扩展得到的，使得LSB方法成为使用最广泛的隐藏技术之一。现在有一些简单信息隐藏软件大多是运用LSB和调色板调整等相关技术将信息隐藏在24bit图像或256色图像之中，如：Hide and Seek,Stego-Dos,White Noise S-tools等经典信息隐藏软件。

最低有效位( least significant bit，LSB)指的是一个二进制数字中的第0位(即最低位)，具有权值为2^0，可以用它来检测数的奇偶性。最低有效位和最高有效位是相对应的概念。在大端序中，lsb指最右边的位。LSB(全大写)有时也指Least Significant Byte，指多字节序列中最小权重的字节。

LSB算法利用了数字图像处理中位平面的原理，即改变图像的最低位的信息，对图像信息产生的影响非常小，人眼的视觉感知系统往往不能察觉。以一幅256灰度的图像为例，256灰度共需要8个位来表示，但其中每一个位的作用是不一样的，越高位对图像的影响越大，反之越低的位影响越小，甚至不能感知。

图4.1显示了一幅200×200像素的图像的8个位平面。

图4.1 200×200像素图像的8个位平面

图4.1中的第一张是原始图像，后面依次是从高到低的位平面。可以看出，较高的位平面反映了图像的轮廓等主要信息，而较低的位平面反映的是图像的细节信息，最低的2个位平面看上去和原始图像几乎没有相关性，像是噪声。

4.2 LSB算法的实现

LSB算法实现较为简单，首先，需要考虑嵌入的数字水印的数据量，如果嵌入最低的1位，则可以嵌入的信息量是原始图像信息量的1/8，如果适用最低两位则可以嵌入的信息量是1/4，以此类推。适用的最低位越多，嵌入的数字水印的信息量越大，同时

对图像的视觉效果影响也越大。然后，适当调整数字水印图像的大小和比特位数，以适应数字水印图像数据量的要求。最后，对原始图像中要使用的最低位置0，再将数字水印数据放入原始图像的最低位即可。下面通过MATLAB7.1来实现这一算法。

LSB算法原理程序代码：

clc;

clear all;

A = imread('color.bmp'); % 显示原始图像

subplot(3,3,1);

imshow(A);title('原始图像'); % 显示8个位平面图像

for i=8:-1:1

A_bitplane = bitshift(bitget(A,i),i-1);

subplot(3, 3, 9-i+1); %显示8个位图

imshow(A_bitplane);

title(['位平面' num2str(i)]);

end

MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化工具软件，利用MATLAB只需要几个函数和十来行语句就可以实现基本的LSB算法，而如果用C语言等程序语言来实现则可能需要上百行的语句。

以下是水印嵌入算法和提取算法的程序代码。

4.2.1 水印嵌入算法

[C,map]=imread('color.bmp'); %读入原始图片

[m,map1]=imread('word.bmp'); %读入水印图片

Mc=size(C,1); %原图的行数

Nc=size(C,2); %原图的列数

Mm=size(m,1); %水印的行数

Nm=size(m,2); %水印的列数

w_i=C; %将原图值赋给w_i

for ii=1:Mc; %将原图的最低有效位值换为水印的值

for jj=1:Nc;

w_i(ii,jj)=bitset(w_i(ii,jj),1,m(ii,jj));

%调用bitset()函数将原图的最低位值换为水印的值 end

end

imwrite(w_i,'lsb_watermark.bmp','bmp');

%将嵌入水印图像写入lsb_ watermark.bmp

figure(1)

imshow(w_i,[])

title('嵌入水印后') %显示嵌入水印后的图片

figure(2)

imshow(C,[])

title('嵌入水印前') %显示原始图片

figure(3)

imshow(m,[])

title('水印图片') %显示水印图片

算法分析：

这里选用一幅200×200像素的图像，数字水印用纯文字二值图像。MATLAB中可以用bitset()函数实现位平面置0，和嵌入数字水印数据。

置0的方法是调用函数bitset(A,bit)。A表示要置0的图像，bit表示要对哪一位置0。若要对最低位置0，则可以写为：bitset(A,1)。

嵌入水印的方法是：w_i(ii,jj)=bitset(w_i(ii,jj),1,w(ii,jj)),w_i表示要嵌入水印的图像，1表示在最低位嵌入，2表示在第二个位平面嵌入，以此类推，w表示水印图像。

4.2.2 水印提取算法

clear all;

file_name='lsb_watermark.bmp';

watermark_image=imread(file_name); %读入嵌入水印图像

Mw=size(watermark_image,1); %嵌入水印图像行数

Nw=size(watermark_image,2); %嵌入水印图像列数

file_name='word.bmp';

orig_watermark=imread(file_name); %读入原始水印

Mm=size(orig_watermark,1); %水印的行数

Nm=size(orig_watermark,2); %水印的列数

for ii=1:Mw

for jj=1:Nw

%用嵌入水印图像的最低有效位重建水印 watermark(ii,jj)=bitget(watermark_image(ii,jj),1);

%用bitget()函数重建水印 end

end

watermark=2*double(watermark); %将提取水印变为原始水印大小

for ii=1:Mm-1

for jj=1:Nm-1

watermark1(ii+1,jj+1)=watermark(ii,jj);

end

end

watermark1(1,1)=watermark(Mm,Nm);

figure(1)

subplot(1,2,1);

imshow(watermark_image,[])

title('嵌入水印图像') %显示嵌入水印后的图片

figure(2)

subplot(1,2,1);

imshow(watermark1,[])

title('提取水印') %显示原始图片

figure(2)

subplot(1,2,2);

imshow(orig_watermark,[])

title('原始水印') %显示水印图片

算法分析：

这里选用一幅200×200像素、256灰度的图像，数字水印用纯文字二值图像。MATLAB 中可以用bitget()函数实现提取数字水印数据。

提取水印的方法是：watermark(ii,jj)=bitget(watermark_image (ii, jj) ,1),watermark_image表示要嵌入水印的图像，1表示在最低位提取，2表示在第二个位平面提取，以此类推，最高位是8。

5 MATLAB软件仿真

用MATLAB软件对上述水印嵌入和提取算法源程序代码进行编译、仿真，可以得到如下仿真结果，对仿真图分析，可以得到相应的结论。

5.1 仿真结果

5.1.1 水印嵌入仿真

水印图像如图5.1所示，是200×200像素图像，256灰度图像，是颜色单一的二值文字“你好吗”图像。

图5.1 水印图像

图5.2 嵌入水印前图5.3 嵌入水印后图5.2是原始图像，这是一幅200×200像素的彩色图像，由于LSB算法利用了数字图像处理中位平面的原理，即改变图像的最低位的信息，图像信息产生的影响非常小，

人眼的视觉感知系统往往不能察觉，因此嵌入水印后，如图5.3看起来嵌入水印后的图像与原始图像没有区别。

若改变图像的较高位信息，修改语句w_i(ii,jj)=bitset(w_i(ii,jj),1,m(ii,jj));为w_i(ii,jj)=bitset(w_i(ii,jj),8,m(ii,jj));如图5.4、图5.5所示。

图5.4 嵌入水印前图5.5 嵌入水印后

对比嵌入水印时改变高、低位信息，即对比图5.5和图5.3，可以发现当改变图像高位信息时，可以从肉眼看出嵌入水印图像后与原始图像有细微差别（为了可以更清晰的效果，我们选用8位），因此选用低位1可以实现较高的保密性，不易被察觉，并且可以保证原始图像的特征属性，便于选择和提取。

5.1.2 水印提取仿真

嵌入水印后的图像如图5.6所示，由于LSB算法利用了数字图像处理中位平面的原理，即改变图像的最低位的信息，对图像信息产生的影响非常小，人眼的视觉感知系统往往不能察觉，看起来嵌入水印后的图像与原始图像没有区别。

图5.6 嵌入水印图像

图5.7提取的水印图像图5.8 原水印图像图5.7是对图像进行低位水印提取，与原水印图像（图5.8）相比较，可以发现提取的水印很模糊，但能够看得出原始水印的轮廓。

5.2 仿真分析

LSB算法利用了数字图像处理中位平面的原理，即改变图像的最低位的信息，对图像信息产生的影响非常小，人眼的视觉感知系统往往不能察觉。以一幅256灰度的图像（图5.2）为例，256灰度共需要8个位来表示，但其中每一个位的作用是不一样的，对比图5.5、图5.3，越高位对图像的影响越大，而越低的位影响越小，甚至不能感知。

由于是在最低位嵌入数字水印图像，因此嵌入前的图像和嵌入后的图像没有明显的差别，数字水印得到更好的隐藏。MATLAB程序如上，其中word.bmp是水印图像文件，color.bmp是原始图像文件，lsb_watermark.bmp是嵌入水印之后的图像文件。

结论

通过本次的课程设计，理解到的水印的嵌入、提取过程，了解到水印的用处和价值，在以后的实际生活中也可以采用LSB算法实现水印的嵌入，可以有效维护图像版权或防止无权限的修改。本设计采用的是基于空域的水印实现，通过LSB算法实现起来比较简单，同时可以保证数字水印的不可见性。

在实践的课程中，发现如果嵌入的位数太多，则会被人眼察觉到。但是由于数字水印位于图像的不重要像素位上，因此很容易被图像过滤、量化和几何型变等操作破坏，以致无法恢复数字水印，所以通常可采用一些增强数字水印的隐蔽性的算法，如奇偶标志位隐藏算法、索引数据链隐藏算法等，从而使水印的隐蔽性更高。

在水印提取过程中，需注意水印嵌入算法中的改变位，若为低位1，则在提取时应选用相同的低位1，否则提取的水印有很大的噪声，得不出与原始水印相同的图像。

参考文献

[1] 刘刚等. MATLAB数字图像处理[M].机械工业出版社，2010：135-150.

[2] 龚声蓉等.数字图像处理与分析[M].清华大学出版社，2006: 269.

[3] 葛哲学.精通MATLAB[M].电子工业出版社，2008: 2-8.

[4] 张圣勤. MATLAB7.0实用教程[M].机器工业出版社，2006: 90-118.

[5] 孙仲康，沈振康.数字图像处理的应用[M].国防工业出版社，2008：132-158.

[6] 龚声蓉等.数字图像处理与分析（第二版）[M].清华大学出版社.2014:267

[7] 阮沈勇.MATLAB程序设计[M].电子工业出版社，2004: 70-85.

[8] 姚敏. 数字图像处理[M].机械工业出版社，2006: 52-60.

[9] 陈桂明.应用MATLAB语言处理数字信号与图像处理[M]. 科学出版社.2000: 50-65.

[10] 赵荣椿.数字图像处理导论[M].西北工业大学出版社，2003: 65-72.

基于DCT的数字水印算法的研究

基于DCT的数字水印算法的研究Research of Digital Watermarking Algorithm Based on Discrete Cosine Transform

摘要 近年来，由于网络的迅猛发展，越来越多的多媒体信息已经走向数字化。人们可以从网上更加方便的取得各类信息，可以更加方便的对别人的作品进行篡改，复制等，由此带来的版权维护问题也日益严重。版权维护也越来越受到人们的关注了，数字水印技术是解决这类问题最有效的手段，所以数字水印技术现在已然成为了研究的热点。 本文是对基于DCT域数字水印算法的研究，简要介绍数字水印的发展，基本原理等，在MATLAB环境中完成两种基于DCT域数字水印算法的设计。第一种是基于DCT图像全局变换的数字水印算法，而第二种则可以认为是第一种算法的改进，是基于DCT域分块水印算法。然后对于水印系统的鲁棒性，进行一些攻击测试，有盐噪声攻击、高斯噪声攻击、旋转攻击、剪切攻击、JPEG有损压缩攻击等，对比分析哪种算法更好。虽然说该课题只不过是对现有的数字水印技术进行了一个比较简单的研究，但是让我们充分认识到了数字水印技术对我们日常生活的重要性。 关键词：数字水印DCT 攻击测试

Abstract In recent years,with the rapid development of the network,more and more multimedia information has been digitized.People can obtain various kinds of information from the Internet more convenient, the work of others will be altered and copied more convenient, copyright protection issues are also increasingly serious. People are more and more concerned about copyright protection, digital watermarking technology is the most effective means to solve these problems, so the digital watermarking technology has become a hot topic now. This article is to study based on DCT-domain digital watermarking algorithm, introduced the development of digital watermarking and the basic principles etc,completed two design schemes based on DCT-domain digital watermarking algorithm in MATLAB environment. The first one is based on digital image watermarking algorithm global transformation of DCT, while the second one can be considered to improve the first algorithm, which is based on DCT-domain block watermarking algorithm. Then for the robustness of the watermarking system, we performed some attack test, salt noise attack, Gaussian noise attack and spin attack, cropping attack, JPEG compression attack, in order to prove which is better. Although the subject is a relatively simple research for the existing digital watermarking technique , but it let us aware of the importance of digital watermarking technology in our daily life. Key words:Digital watermarking DCT Robustness Attack test

基于Matlab的数字水印设计——基于DCT域的水印实现

摘要 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。随着数字水印技术的发展，数字水印的应用领域也得到了扩展，数字水印的基本应用领域是版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信。 当数字水印应用于版权保护时，潜在的应用市场在于电子商务、在线或离线地分发多媒体内容以及大规模的广播服务。数字水印用于隐藏标识时，可在医学、制图、数字成像、数字图像监控、多媒体索引和基于内容的检索等领域得到应用。数字水印的认证方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面数字水印的安全不可见通信将在国防和情报部门得到广泛的应用。 本文主要是根据所学的数字图象处理知识，在MATLAB环境下，通过系统编程的方式，建立并实现基于DCT域的数字水印加密系统。该系统主要包含数字水印的嵌入与提取，仿真结果表明，数字水印算法具有有效性、可靠性、抗攻击性、鲁棒性和不可见性，能够为数字媒体信息在防伪、防篡改、认证、保障数据安全和完整性等方面提供有效的技术保障。 关键词：数字水印；MATLAB；DCT

目录 1 课程设计目的 (1) 2 课程设计要求 (2) 3 数字水印技术基本原理 (3) 3.1 数字水印基本框架 (3) 3.2 算法分类 (3) 3.2.1 DCT法 (4) 3.2.2 其他方法 (4) 3.3 实际需要考虑的问题 (4) 3.3.1 不可见性 (4) 3.3.2 鲁棒性 (5) 3.3.3 水印容量 (5) 3.3.4 安全性 (5) 4 基于DCT变换仿真 (6) 4.1 算法原理 (6) 4.1.1 准备工作 (6) 4.1.2 选取8*8变换块 (7) 4.1.3 边界自适应 (7) 4.1.4 DCT变换与嵌入 (7) 4.1.5 恢复空域 (8) 4.2 嵌入算法扩展 (8) 4.2.1 RGB彩色图像三个矩阵的划分 (8) 4.2.2 八色彩色水印 (8) 4.3 水印的提取 (9) 4.4 仿真程序 (9) 5 结果分析 (14) 结束语 (16) 参考文献 (17)

数字水印技术及其应用综述3上课讲义

数字水印技术及其应 用综述3

数字水印技术及其应用综述 随着Internet 网络的快速发展, 越来越多的多媒体数字产品（包括图像、音频、视频等形式的产品）在网络上发布, 人们可以非常方便快捷地从网络上获取数字多媒体产品, 因此,数字多媒体的信息安全、版权保护和完整性认证问题就成为迫切需要解决的一个重要问题。数水印( digital watermarking)技术是目前信息安全技术领域的一个新方向, 是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术, 它在篡改鉴定、数据的分级访问、数据跟踪和检测、商业和视频广播、Internet 数字媒体的服务付费、电子商务认证鉴定等方面具有十分广阔的应用前景。自1993 年以来, 该技术己经引起人们的浓厚兴趣, 并日益成为国际上非常活跃的研究领域, 受到国际学术界和企业界的高度关注, 而且数字水印技术是一门新兴的多学科交叉的应用技术, 它涉及了不同学科领域的思想和理论, 如信号处理、信息论、编码理论、密码学、检测理论、随机理论、通信理论、对策论、计算机科学及网络技术、算法设计等技术。因此, 数字水印技术的研究无论是从理论上还是从应用上都具有重要意义。 1 数字水印的特点、分类及其应用 1.1 数字水印的基本特点 数字水印的基本思想是在数字图像、音频和视频等多媒体数字产品中嵌入秘密信息, 以保护数字产品的版权,证明产品的真实性, 跟踪盗版行为或提供产品的附加信息等。数字水印系统通常具有下列几方面的特点： （1）鲁棒性即图像水印抵抗常见图像处理操作的能力, 也就是说含水印图像经历无意修改而保留水印信息的能力。一般说来, 当含水印图像经过一些基本处理（如噪声滤波、平滑、增强、有损压缩, 平移、旋转、缩放和裁剪等）后, 仍可检测出水印。 （2）透明性即不可见性, 水印的存在不应明显干扰载体的图像数据, 数字水印的嵌入不应使得原始数据发生可感知的改变, 也不能使得载体数据在质量上发生可以感觉到的失真。 （3）安全性水印算法抵抗恶意攻击的能力。即它必须能承受一定程度的人为攻击, 而使水印信息不会被删除、破坏或窃取。应该保证非授权用户无法检测或破坏水印。数字水印应该难以被伪造或者加工,并且, 未经授权的个体不得阅读和修改水印, 理想情况是未经授权的客户将不能检测到产品中是否有水印存在。 （4）数据容量水印应该包含相当的数据容量,以满足多样化的需要。 （5）可证明性在实际的应用过程 1.2 数字水印的分类 （1）依据所嵌入的载体不同, 可分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印和网络水印等。

数字水印基本原理

介绍了数字水印技术的基本原理 随着信息技术和计算机网络的飞速发展，人们不但可以通过互联网和ＣＤ－ＲＯＭ方便快捷地获得多媒体信息，还可以得到与原始数据完全相同的复制品，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。因此，数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。 虽然数字水印技术近几年得到长足发展，但方向主要集中于静止图像。由于包括时间域掩蔽效应等特性在内的更为精确的人眼视觉模型尚未完全建立，视频水印技术的发展滞后于静止图像水印技术。另一方面，由于针对视频水印的特殊攻击形式的出现，为视频水印提出了一些区别于静止图像水印的独特要求。 本文分析了ＭＰＥＧ－４视频结构的特点，提出了一种基于扩展频谱的视频数字水印改进方案，并给出了应用实例。 １视频数字水印技术简介 １．１数字水印技术介绍 数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察或注意到。与传统的加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗

版活动的发生，但可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪，解决版权纠纷并为法庭提供认证证据。为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强，在水印嵌入、提取时采用一种密钥，甚至几种密钥联合使用。水印嵌入和提取的一般方法如图１所示。 １．２视频数字水印设计应考虑的几个方面 ·水印容量：嵌入的水印信息必须足以标识多媒体内容的购买者或所有者。 ·不可察觉性：嵌入在视频数据中的数字水印应该不可见或不可察觉。·鲁棒性?押在不明显降低视频质量的条件下，水印很难除去。 ·盲检测：水印检测时不需要原始视频，因为保存所有的原始视频几乎是不可能的。 ·篡改提示：当多媒体内容发生改变时，通过水印提取算法，能够敏感地检测到原始数据是否被篡改。 １．３视频数字水印方案选择 通过分析现有的数字视频编解码系统，可以将目前ＭＰＥＧ－４视频水印的嵌入与提取方案分为以下几类，如图２所示。

数字水印技术及基于MATLAB的快速实现

2011年3月刊计算机工程应用技术信息与电脑 China Computer&Communication 1. 引言 多媒体及网络的迅速发展使得多媒体信息的交流和传输变得更 加简单和快捷，然而，这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经 授权的数字产品，这种对数字产品保护和信息安全的迫切需求，导致 了数字水印技术成为多媒体信息安全领域的一个热点问题。数字水印 技术是在不影响宿主媒体主观质量的情况下，在宿主媒体（文本、图 像、视频、音频）中嵌入不易被人察觉的标识信息，用以证明原创作 者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据。 2. 数字水印的特征 一般认为数字水印应具有以下特征： (1) 安全性。数字水印应该是安全、难以被篡改的。当数字作品 发生变化时，数字水印应当也相应发生变化；同时，未经授权的个人 不得修改水印，理论上是未经授权的用户不能检测到产品中是否含有 水印。 (2) 鲁棒性。当被保护的数据在经过攻击后，嵌入的水印信息仍 能保持好的完整性并能以一定的正确概率被检测到。这些可能的攻击 包括噪声、滤波、剪切、旋转和编码等。 (3) 不可感知性。数字水印的嵌入不应使得原始作品发生可以感 知的变化，也不能使得被保护数据在质量上发生可以感觉到的失真。 (4) 可证明性。在多媒体作品的实际应用过程中可能需要多次加 入水印，这时水印系统必须能够允许水印被多次嵌入到被保护的数 据，而且每个水印均能独立地被证明。 (5) 无歧义性。恢复出的水印或对水印判决结果能够表明版权的 惟一，不会发生多重版权纠纷问题。 3. 数字水印的基本原理 通用的水印技术包含两个方面：水印的嵌入和水印的提取或检 测，如图1和图2所示。 图1 水印信号嵌入 图2 水印信号提取或检测 4. 数字水印的研究现状 4.1 文本水印 文本水印就是将代表著作人身份的信息(水印)嵌入到电子出版物 中，在产生版权纠纷时来验证版权的归属。其主要分为三大类：基于 文档结构的水印方法、基于自然语言处理技术的水印方法、基于传统 图像的水印方法。 基于文档结构的各种水印方法都只是提留在文本的表层，无法抵 抗对于文本结构和格式的攻击，简单的重新录入攻击就能使之失效， 因此这些水印方法普遍存在鲁棒性差的缺点。自然语言文本水印方法 相对提高了抗攻击的能力，但普遍存在容量不足的问题。基于传统图 像的文本水印普遍存在鲁棒性不高、操作复杂的缺点。 4.2 图像水印 根据水印的实现过程，图像水印算法可分为空域算法和变换域算 法。空域算法是通过直接改变原始图像的像素值来嵌入水印，通常具 有较快的速度，但鲁棒性差，且水印容量也会受到限制；变换域算法 是通过改变某些变换系数来嵌入水印，通常具有很好的鲁棒性和不可 见性。其实现一般是基于图像变换，如DCT、DFT、DWT等。重点介 绍一下变换域算法。 4.2.1 离散傅里叶变换 (DFT) 该方法是利用图像的DFT来嵌入信息。通信理论中调相信号的抗 干扰能力比调幅信号的抗干扰能力强，同样在图像中利用相位信息嵌 入的水印也比用幅值信息嵌入的水印更稳健。实验表明该方法的抗压 缩能力比较弱。 4.2.2 离散余弦变换 (DCT) DCT能把空间域的图像转换到变换域上进行研究，从而能很容易 了解到图像的各空间频域成分，进行相应处理。基于DCT的水印方法 与基于DFT的水印方法相比有较好的鲁棒性，但是无法做到对图像信 号内容的自适应，因此往往会造成对图像特征的明显损害，不可感知 性不是最佳。 4.2.3 离散小波变换 (DWT) DWT是一种时间---频率信号的多分辨率分析方法，在时频两域 都具有表征信号局部特征的能力。实验表明，与DCT、DFT变换相比 较，基于DWT的水印算法的鲁棒性最优，且与JPEG2000、MPEG4压 缩标准兼容，利用DWT产生的水印具有良好的视觉效果和抵抗多种 攻击的能力，且不可感知性最好。 4.3 音频水印 音频水印利用音频文件的冗余信息和人耳听觉系统的特点来嵌入 水印，其可以保护声音数字产品不被随意复制和篡改，如CD唱片， 广播电台的节目内容等。音频水印的三种基本方法：扩频嵌入方 法、回声隐藏方法和相位编码方法。 4.4 视频水印 视频水印是通过对视频载体的时间和空间冗余来嵌入水印，其既 不影响视频质量，又能达到保护节目制作者的合法权益和控制数字产 品的复制。视频水印从算法要求上同图像水印有许多相似之处，但视 频水印也有一些独特之处，如能够在压缩和未压缩的格式下实时完成 水印的检测，对MPEG压缩、A/D和D/A转换等都有较好的稳健性。 数字水印技术涉及到通信理论、编码理论、噪声理论、视听觉 感知理论、扩频技术、信号处理技术、数字图像处理技术、多媒体技 术、模式识别技术、算法设计等理论，用到经典的DFT离散傅立叶变数字水印技术及基于MATLAB的快速实现 张 巍1 时宏伟2 （1.78179部队，四川成都 610011；2. 川大智胜，四川成都 610045） 摘要：数字水印是近几年来出现的数字产品版权保护技术，是当前国际学术界的研究热点．该文论述了数字水印的提出及研究现状、水印的基本原理和算法、水印的分类等情况，并介绍了一种可以快速上手的高效的实用语言——MATLAB，同时给出了一个用MATLAB工具在静止图像上嵌入水印的实例。 关键词：数字水印；MATLAB；DCT 中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2011）03-0130-02

数字水印技术：概念、应用及现状

数字水印技术：概念、应用及现状 一、引言 随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，无论采用传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是控制文件的存取，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统秘密级别的方法变得越来越不安全。 另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。 二、认识数字水印 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。 数字水印技术的基本特性: 1. 鲁棒性(robustness)：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。 2.安全性(security):指隐藏算法有较强的抗攻击能力，即它必须能够承受一定程度的人为攻击，而使隐藏信息不会被破坏。 3.透明性(invisibility):利用人类视觉系统或人类听觉系统属性，经过一系列隐藏处理，使目标数据没有明显的降质现象，而隐藏的数据却无法人为地看见或听见。 ***典型的数字水印系统模型： 图 1为水印信号嵌入模型，其功能是完成将水印信号加入原始数据中；图 2为水印信号检测模型，用以判断某一数据中是否含有指定的水印信号。

基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现

摘要 数字水印(Digital Watermarking)技术是我们生活中经常见到的信息隐藏技术。它将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。 空间数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向，另一类是频率数字水印。空间数字水印采用最低有效位(LSB)算法,通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重要的像素来表达水印的信息,以达到嵌入水印的目的。本实验是基于matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。 关键词：信息隐藏技术；空间数字水印； LSB算法；matlab

目录 1 设计任务与目的 (1) 2 MATLAB的简介及应用 (1) 2.1 MATLAB简介 (1) 2.2 MATLAB应用 (1) 3 数字水印技术 (2) 3.1 数字水印技术的发展 (2) 3.2 水印分类 (2) 3.3 数字水印的特点 (3) 3.4 数字水印技术的基本原理 (4) 4 基于LSB的数字水印算法 (5) 4.1 LSB算法原理 (5) 4.2 LSB算法的实现 (6) 4.2.1 水印嵌入算法 (7) 4.2.2 水印提取算法 (9) 5 MATLAB软件仿真 (11) 5.1 仿真结果 (11) 5.1.1 水印嵌入仿真 (11) 5.1.2 水印提取仿真 (12) 5.2 仿真分析 (13) 结论 (14) 参考文献 (15)

基于Matlab的数字水印设计 ——基于空域的水印实现 1 设计任务与目的 (1)通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。 (2)在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。 (3)深入了解利用Matlab设计基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。 (4)提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。 (5)锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。 2 MATLAB的简介及应用 2.1 MATLAB简介 MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 2.2 MATLAB应用 MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： 1)数值分析 2)数值和符号计算 3)工程与科学绘图

数字水印综合实验系统的设计与实现--灰度图像水印的嵌入与提取.

数字水印综合实验系统的设计与实现－－灰度图像 水印的嵌入与提取 目录前言11 概述21.1 相关知识21.2 数字水印的定义及分类31.3 数字水印技术的原理及实现的典型算法41.4 水印技术的要求，常受到的攻击71.5 水印的主要应用领域81.6 数字水印技术的国内外研究现状92 相关理论知识112.1 小波变换112.1.1 小波变换的含义112.1.2 提出小波变换的原因112.1.3 小波变换数字水印算法及其优点122.1.4 2维信号的Mallat的算法122.2 视觉系统特性研 究132.2.1 人眼的构造132.2.2 人眼的视觉特性152.3 图像的纹理特征163 水印图像预处理183.1 引言183.2 约瑟夫图像置乱193.3 置乱度与图像质量214 水印的嵌入方案244.1 水印嵌入算 法254.2 水印提取算法265 实验及实验结果275.1 水印的嵌入实 验275.2 水印的提取实验285.3 攻击实验295.3.1 缩放295.3.2 噪声295.3.3 压缩305.3.4 剪切315.4 试验结果分析总结336 软件的详细介绍346.1 功能介绍346.2 登录窗口界面346.3 主要菜 单366.4 运行实例387 结论40参考文献41致谢42数字水印综合实验系统的设计与实现----灰度图像水印的嵌入与提取摘要：随着计算机和网络技术的飞速发展，数字图像、音频和视频产品愈来愈需要1种有效的版权保护方法。数字水印技术便是解决上述问题的关键技术之1。为了让更多 的人熟悉并快速掌握数字水印技术的基本理论和算法设计过程，设计1个数字水印综合实验系统是1个很好的解决方案。本文首先介绍了数字水印技术及其原理、特点、以及目前的应用状况，然后介绍如何利用约瑟夫置乱对水印图像进行置乱处理以加强水印的安全性，最后设计了1种水印嵌入与提取方案，并在此基础上设计1个水印图像和宿主图像都采用灰度图像的数字水印实验子系统。该系统主要完成灰度水印嵌入、灰度水印提取及灰度水印鲁棒性检测等实验。关键词：数字水印；图像置乱；离散小波变换；实验 Design and realization of digital watermark synthetic experiment system-----embedding and extracting of gray-scale image watermark Abstract: With the advent of the rapidly development of computer and network technology, many media, such as digital image, audio or video etc, need an effective solution urgently. Digital watermarking is a vital technology to solve foregoing problems. In order to let more people to master this technology rapidly, a perfect solution is to design a digital watermark synthetic experiment system. This thesis first introduce the theory, characteristic and application of digital watermarking, then present how to disorder the gray-scale image watermark using Josephus disorder algorithm for enhancing the security of watermark. At last this thesis brings forward a solution of watermarking embedding and extracting and designs a digital watermark experiment subsystem, in which both watermark image and host image are gray-scale image. This subsystem mainly realizes three experimentations: gray-scale watermark embedding, gray-scale

基于MATLAB的数字水印算法实现

数字水印作为一门新的学科, 自 1993 年 Tirkel 等人正式提出到现在十几年里, 国内外对数字水印的研究都引起了极大的关注, 从最初的版权保护, 已扩展到多媒体技术, 广播监听, in-ternet 等多个领域。数字水印是永久镶嵌在其他数据( 主要指宿主数据) 中具有可鉴别性的数字信号或数字模式, 其存在不能影响宿主数据的正常使用。为了使数字水印技术达到一定的设计要求, 当前水印数据一般应具备不可感知性(imperceptible) 、鲁棒性(Robust) 、可证明性、自恢复性和安全保密性等特点。在数字水印技术中, 水印的数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾。理想的水印算法应该既能隐藏大量数据, 又可以抗各种信道噪声和信号变形。然而在实际中, 这两个指标往往不能同时实现, 实际应用往往只偏重其中的一个方面。如果是为了隐蔽通信, 数据量显然是最重要的, 由于通信方式极为隐蔽, 遭遇敌方篡改攻击的可能性很小, 因而对鲁棒性要求较为不高。但对保证数据安全来说, 情况恰恰相反, 各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险, 对鲁棒性的要求很高, 而对隐藏数据量的要求则居于次要地位。典型的数字水印系统至少包含两个组成部分- - 水印嵌入单元和水印检测与提取单元。将水印信息进行预处理后加入到载体中, 称为嵌入。从水印化数据中提取出水印信息或者检测水印信息的存在性称为水印的提取和检测。数字水印算法主要

是指水印的嵌入算法, 而提取算法往往被看成是嵌入算法的逆变换。 当前典型的嵌入算法主要被分为空间域水印算法和变换域水印算法。DCT 变换域算法是数字水印算法的典型代表, 也是数字水印中较为常用的一种稳健的算法。其算法思想是选择二值化灰度图像作为水印信息, 根据水印图像的二值性来选择不同的嵌入系数, 并将载体图像 ( 原始图像) 进行 8×8 的分块, 再将灰度载体图像( 原始图像) 进行 DCT变换。然后, 将数字水印信息的灰度值直接植入到载体灰度图像的 DCT 变换域中, 实现水印的嵌入。而后, 将嵌入了水印信息灰度图像进行 IDCT( 逆离散的余弦变换) 变换, 得到含有了嵌入水印信息的图像, 嵌入过程完毕。水印的提取、检测过程为嵌入过程的逆过程, 其方法和嵌入方法有所雷同不再进行介绍。 下面以 MATLAB 为工具, 给出一个在频域嵌入和提取黑白二值水印图像的实现过程。(1) 水印图像的预处理: 将水印信息图像进行灰度处理, 然后再将转换后的图像进行二值转换。而这些都是为了提高水印信息的安全性对图像所做的处理。(2) 读取原始公开图像(大小为 256×256) 和黑白水印图像(大小为 32×32, 模式为灰度) 到二维数组 I 和 J。(3) 将原始公开图像I 分割为互不覆盖的图像块, 每块大小为 8×8, 共分为 32×32 块。然后对分割后的每个小块Block- dct(x,y) 进行 DCT 变换, 得到变换后的小块 Block-dct(x, y)。(4) 取黑白水印图像中的一个元素 J(p, q) , 通过嵌入算法嵌入到原始公开图像块的中频系数中。(5) 对嵌入水印信息后的图像块Block- dct (x, y) 进行逆DCT 变换, 得到图像块 Block(x′, y′)。

数字水印技术DCT算法MATLAB源代码

%Name: Chris Shoemaker %Course: E ER-280 - Digital Watermarking %Project: Block DCT Based method, using comparision between mid-band coeffcients % Watermark Embeding clear all; % save start time start_time=cputime; k=50; % set minimum coeff difference blocksize=8; % set the size of the block in cover to be used for each bit in watermark % read in the cover object file_name='_lena_std_bw.bmp'; cover_object=double(imread(file_name)); % determine size of cover image Mc=size(cover_object,1); %Height Nc=size(cover_object,2); %Width % determine maximum message size based on cover object, and blocksize max_message=Mc*Nc/(blocksize^2); % read in the message image file_name='_copyright.bmp'; message=double(imread(file_name)); Mm=size(message,1); %Height Nm=size(message,2); %Width % reshape the message to a vector message=round(reshape(message,Mm*Nm,1)./256); % check that the message isn't too large for cover if (length(message) > max_message) error('Message too large to fit in Cover Object') end % pad the message out to the maximum message size with ones message_pad=ones(1,max_message); message_pad(1:length(message))=message; % generate shell of watermarked image watermarked_image=cover_object;

数字水印技术及其应用(精)

数字水印技术及其应用 引言 随着计算机通信技术的迅速发展，多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能，然而，这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品内容，出于对利益的考虑，数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权（Intellectual Property Rights）的保护问题。密码学的加解密技术是保护数字产品的一种方法，它能够保护数字产品安全传输，并可作为存取控制和征收费用的手段，但它不能保证数字产品解密后的盗版问题，因此，1995年，人们提出了信息伪装技术，其中，数字水印就是近年来比较热门的数字产权保护技术，下面我们主要谈谈数字水印技术的有关问题。 数字水印的定义 综合众多学者的定义和分析已有的数字水印方案，现给出数字水印的定义：数字水印是永久镶嵌在其它数据（宿主数据）中具有可鉴别性的数字信号或模式，而且并不影响宿主数据的可用性。作为数字水印技术基本上应当满足下面几个方面的要求：（1）安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当宿主内容发生变法时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；（2）隐蔽性：数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用；（3）稳健性：数字水印必须难以被除去，如果只知道部分数字水印信息，那么试图除去或破坏数字水印将导致严重降质或不可用。同时，数字水印在一般信号处理和几何变换中应具有稳健性；（4）水印容量：嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。 3 数字水印技术的基本原理 数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容中，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密（包括公开密钥、私有密钥）体系来加强，在水印的嵌入，提取时采用一种密钥，甚至几种密钥的联合使用。水印的嵌入和提取方法如图1、图2所示： 图1 数字水印嵌入过程

基于小波变换的数字水印算法研究

目录 摘要 (Ⅲ) Abstract (Ⅴ) 第1章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2本文研究的目的及意义 (2) 1.3数字水印技术的国内外研究现状 (2) 第2章数字水印理论基础 (5) 2.1 数字水印的基本概念 (5) 2.2 数字水印的基本特征 (5) 2.3 数字水印的基本原理 (5) 2.4 数字水印的分类 (8) 2.5 数字水印典型算法（针对图像领域） (10) 2.6 数字水印的鲁棒性问题和攻击行为 (12) 2.7 数字水印应用领域 (13) 第3章小波分析理论基础 (17) 3.1小波分析的发展历程 (17) 3.2小波函数与小波变换 (18) 3.3离散小波变换 (20) 3.4 多分辨率分析 (22) 3.5实验环境：可实现数字水印技术的高效实用工具——Matlab (24) 第4章基于小波变换的数字水印算法 (25) 4.1算法描述 (25) 4.2实验结果及分析 (28) 4.3 本章小结 (36) 参考文献 (37) 致谢 (39) 附录 (41)

基于小波变换的数字水印算法研究 摘要 数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一个在开放的网络环境下，保护版权和认证来源及完整性的新型技术。 本文针对基于小波变换的数字水印技术，提出了一种基于小波域的二值图像水印算法。该算法选择了检测结果直观、有特殊意义的二值图像作为原始水印，并在嵌入之前进行图像置乱预处理，以提高安全性和隐蔽性，兼顾了水印的不可见性和鲁棒性，利用多分辨率分析思想进行水印的嵌入与提取。通过大量的仿真实验，证明本文算法在保证水印不可见性的同时，对常见的图像处理如JPEG压缩、噪声、滤波、剪切等，均有较好的鲁棒性。 关键词：数字水印，小波变换，鲁棒性，不可见性，JPEG压缩

VC实现数字水印设计报告

计算机科学与技术学院信科专业综合实践设计报告 专业：电子信息科学与技术 班级：信科07-4班 设计题目： VC实现数字水印的加入与提取 成员：姚万华 指导教师： 2010年10月14日

课程设计指导教师评阅书 指导教师评语： 成绩：指导教师签字： 年月日

【摘要】： 当前，数字图像技术的主要研究热点之一是数字水印的应用。本文介绍了ＬＳＢ算法的思想，利用 VC技术对数字图像水印LSB算法进行实现，并总结LSB算法的利弊，提出了可行的改进措施。 关键词：VC；图像处理；数字水印；LSB算法

一、前言 (9) 1.1背景 (10) 1.2数字水印的现状 (11) 2.3数字水印的应用 (12) 二、数字水印技术 (14) 2.1数字水印的起源、概念和基本原理 (14) 2.2数字水印的嵌入和提取 (15) 三、数字水印的典型算法 (16) 3.1最低有效位算法（LSB） (16) 3.2 Patchwork 算法 (16) 3.3纹理块映射编码 (16) 3.4 其他 (17) 四、LSB算法的VC实现 (17) 五、实验体会 (21) 参考书目： (21) 附录1：算法设计说明书 (21) 附录二：主要原程序 (23)

一、前言

1.1背景 随着网络通信的普及，许多传统媒体内容都向数字化转变，并且在电子商务中即将占据巨大的市场份额，如mP3的网上销售，数字影院的大力推行，网上图片、电子书籍销售等等。在无线领域，随着移动网络由第二代到第三代的演变，移动用户将能方便快速的访问因特网上数字媒体内容，基于有线或无线网络的数字媒体内容的影院即将是信息时代新的趋势。但是，数字媒体内容的安全问题恰恰制约着信息化进程，虽然成熟的密码学可以解决安全传递和访问控制，但是一旦解密后，数字媒体内容便可以随意的被拷贝、传播，它给媒体内容制造商造成了巨大的损失;同时，密文信息的传递也容易引起攻击者的注意。因此如何安全的传送信息就成了其中的关键，数字水印技术就成为开启这一难点的钥匙。 数字水印(digital water marking)是实现版权保护的有效办法，已成为多媒体信息安全研究领域的一个热点，也是信息隐藏技术研究领域的重要分支。它通过在原始数据中嵌入秘密信息—水印(water mark)来证实该数据的所有权。被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等。水印通常是不可见的或不可察的，它与原始数据(如图像、音频、视频数据等)紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 数字水印技术除具备信息隐藏技术的一般特点外，还有着其固有的特点和研究方法。例如，从信息安全的保密角度而言，隐藏的信息如果被破坏掉，系统可以视为安全的，因为秘密信息并未泄露;但是，在数字水印系统中，隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失，从而失去了版权保护的功能，这一系统就是失败的。因此数字水印技术必须具有以下特性:安全性(嵌入在宿主数据中的水印是不可删除的，且能够提供完全的版权证据)、鲁棒性(水印对有意或无意的图像操作与失真具有一定的抵抗力)以及不可觉察性(水印对人的感觉器官应是不可觉察的，或者说是透明的)。水印算法识别被嵌入到保护对象中的所有者的有关信息(如注册的用户号码、产品标志或有意义的文字等)，并能在需要的时候将其提取出来。水印可以用来判别对象是否受到保护，并能够监视被保护数据的传播、真伪鉴别以及非法拷贝控制等，这实际上是发展数字水印的基本动力。尽管版权保护是发展数字水印最重要的源动力，事实上人们还发现数字水印在真伪鉴别、隐藏通信、

数字水印技术概论

数字水印技术概论 【摘要】本文就数字水印科学保护技术展开探讨，通过原理定义论述、领域背景介绍与应用探讨，明晰了技术核心应用价值。对促进数字水印技术的继续深化拓展，发挥对电子信息相关数据产品的可靠安全保护职能，有积极有效的促进作用。 【关键词】数字水印;应用;保护 0.前言 信息时代，各类信息化数字技术扩充发展，针对丰富数字信息的安全保护需求也日益扩充。基于数字文档可方便快捷的复制、篡改与盗取，因而令其产权保护面临一定困难。同时数字图像具有一定适应性特征，可供用户任意设计更新并为己所用。为此应科学探究一种良好的数据可靠加密保护技术，进而有效应对不良信息篡改、窃取、盗用问题。本文基于这一目标引入水印数字技术探讨，该技术通过印记图形加密有效保护版权信息，形成印记图形同原始保持一致，基于一定标准形成水印图像，进而探究非法复制信息、相关违规产品的不良流通应用。该技术核心特征在于潜入模式，是通过视觉设想推理阐释实效的科学方式。 1.数字水印技术概述 1.1数字水印技术原理内涵 数字水印技术是一类进行数据产品安全保护、信息内容科学检测，通过嵌入模式将相关序列代码或用户定义标识引入信息中，并可基于相关算法进行水印提取，进而实施保护信息版权检验的科学技术方式。可有效维护产权人享有的产品版权利益，杜绝非法盗版问题。数字水印技术所保护的对象可以是媒体，数据文档、工具软件、视频音频资料、信息图像等丰富内容，包括生成水印、相关嵌入过程、综合信息测试与提取水印等实践环节。 数字水印核心原理在于通过针对宿主进行标识信息嵌入形成水印，令其具备无法感知的良好属性，进而确保信息数据安全性。同时需要遵循相应感知规则，令水印信息具有充分冗余性，即可通过分段数据实现恢复。 1.2数字水印具体类别 数字水印基于出发点各异性，令其种类划分各不相同，并体现了一定的联系渗透属性。依据水印特征，可将其划分成健壮与脆弱水印。前者可服务于数字作品资源中进行著作权相应表述，通过水印嵌入可满足综合编辑实践需求。后者则可实现数据完整统一保护，基于对更新信号的敏锐反映性，可依据其水印状况进行数据信息安全程度分析判别。依据水印媒体，可将其分为图像、视频、音频水印、文本与网格水印形式。而基于检测流程，数字水印则包括明文与盲水印等。前者检测进程要利用原始信息，后者则应利用密钥。 基于水印不同内容，可将数字水印定义为有意义以及无意义形式。前者即水印自身同时代表数字图像或音频数据编码，而后者则仅仅代表序列号。 1.3数字水印技术服务应用领域 数字水印技术基于优质属性、科学原理，在数字化、信息化社会建设与市场经济发展中体现了较大的应用潜能，可在电子商务领域、多媒体技术服务、广播媒介中发挥综合优势。数字水印技术具备良好的版权保护功能，基于来源信息与版权内容嵌入，有效预防不良侵权行为，体现良好安全的版权保护能效，当然其实践应用对数字水印提出了显著的鲁棒性要求。同时，数字水印技术科有效实现