图像数字水印的设计与实现
唐山师范学院专科毕业论文
题目图像数字水印的设计与实现
学生
指导教师
年级08级信息安全
专业计算机应用技术
系别计算机科学系
唐山师范学院计算机科学系
2011 年6月
郑重声明
本人的毕业论文（设计）是在指导老师的指导下独立撰写并完成的。毕业论文（设计）没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任；并可以通过网络接受公众的查询。特此郑重声明。
毕业论文（设计）作者（签名）：
2011 年 6 月11 日
目录
图像数字水印的设计与实现 (1)
摘要 (1)
1绪论 (1)
1.1本课题研究的背景及意义 (1)
1.2数字图像水印的发展历程及其现状 (1)
2系统的需求分析 (2)
2.1任务概述 (2)
2.2功能需求 (2)
3数字水印技术概括 (2)
3.1 数字水印的概念和特性 (2)
3.2 数字水印系统模型 (2)
3.3 数字水印的分类 (3)
4数字水印算法研究 (3)
4.1 空域算法 (3)
4.2 变换域算法 (4)
5基于空域最低位算法实现对彩色和灰度图像的隐藏 (4)
5.1最低有效位方法 (4)
5.2 数字水印图像LSB空域法的原理 (4)
5.3 LSB的算法实现（嵌入和提取） (4)
6 调试及测试分析 (5)
6.1 是否嵌入水印图像成功的判断 (5)
6.2 测试判断是否嵌入水印的依据 (5)
7 总结与心得 (5)
参考文献： (6)
致谢 (6)
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基于LSB图像数字水印的设计与实现
作者姓名张盟王晓敬
摘要
伴随着互联网和数字多媒体技术的飞速发展，如何保护多媒体作品的版权和鉴别其真伪成为国际上研究的热门课题. 数字水印作为信息隐藏技术研究领域的重要分支，是实现版权保护或跟踪侵权行为的有效方法。它是通过一定的算法将某些秘密信息------水印嵌入到被保护的数字多媒体(如静止图像、音频、视频等)内容中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统察觉。
目前的数字水印算法已经有许多种。基本上可以按照嵌入方法分为空域和变换域两种。虽然空域方法有一定的缺点，但是算法简单，比较容易学习，而且具有较好的数字水印嵌入效果。本论文针对基于空域的数字水印算法进行了研究,在简要介绍本课题研究背景与本课题的国内外研究动态
的基础上，随后介绍了数字水印技术的应用、特点等。本文通过对常见格式的图像的处理和基于空域算法的数字水印的嵌入与提取算法进行了深入的分析和研究，采用基于空域LSB算法的数字水印方法，将数字水印嵌入到图像的LSB位。通过Visual C++6.0编程实现最终的设计，并将实现数字水印的嵌入、提取，以及图像及基本信息的显示。
关键词数字水印. 算法 . 图像信息隐藏. lsb
1绪论
1.1本课题研究的背景及意义
数字图像水印技术是信息隐藏和信息安全技术领域的一个非常重要的分支，由于现代社会多媒体信息交流发展迅速，电子出版物版权越来越难以解决，然而数字图像水印可以用信号处理的方法在数字图像的数据中嵌入隐含的信息来实现新的版权保护方法，所以数字图像水印在短短的几年里，已经得到了相当强劲的发展，如今已经成为数字图像处理领域的一个研究热点。
1.2数字图像水印的发展历程及其现状
现在的版权保护系统可以采用密码认证技术，但是传统的加密方式对多媒体信息的保护有一定的局限性，不能够完全保证信息的安全性，一旦密码被破解，多媒体信息就可以被任意复制、篡改，并且在法庭上很难取证。数字水印技术可以作为加密技术的补充，增强对多媒体信息的版权保护。
数字水印技术最早是在1994年得国际图像处理会议上由shcnydel等人提出的，这一技术在当时的学术界引起广泛的关注，并且迅速成为信息安全和图像处理领域的研究热点。此后，很多高校、
研究机构、企业和公司都展开了对数字水印的研究，并取得了一定的成果。我国的数字水印技术研究也得到了国家和有关部门的重视，并有一些研究成果逐步走向实用化。
2系统的分析需求
2.1任务概述
数字水印的主要目的是将特定的信息加入到需要保护的媒体信息中，加入的信息一般是能够代表媒体信息版权的内容，如公司标志、媒体作者、特定代码等，而且要保证数字水印能够抵抗一定的攻击，而不被轻易的破坏和修改，同时数字水印要能够被提取或者能够被检测到。数字水印的具体内容、算法、提取或检测过程根据实际应用有不同的要求。
2.2功能需求
本课题基于LSB算法的数字水印嵌入、提取系统的具体设计要求如下：
1：能够实现打开和保存常见格式的图像。
2：能够显示图像和嵌入的水印图像的相关信息。
3：能够实现对水印图像的嵌入以及相关信息的嵌入操作
4：系统能够判断图像是否嵌入了水印图像以及嵌入的水印图像的大小。
5：系统能够对灰度图像和彩色图像分别嵌入。
3数字水印技术概括
3.1 数字水印技术的概念和特性
概念：数字水印是将一些标识信息（即数字水印）直接嵌入数字载体（包括多媒体、文档、软件等）当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统（如视觉系统或听觉系统）觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。
特性：数字水印有很多特性，其中最主要的三个特性是保真度、鲁棒性和容量。一般来说，容量、鲁棒性和保真度三者相互制约，不可能设计一个使三者都达到最优的水印系统，只能根据实际需要在三者中进行折衷。在实际应用中，可根据需要进行取舍。
3.2 数字水印系统模型
数字水印处理技术主要包括数字水印的嵌入、提取和检测。通用的水印模型框架如图1、图2所示：
3.3数字水印技术的分类
数字水印技术可以从不同的角度进行分类，因此有多种分类方法。
按数字水印的特性可分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印。鲁棒数字水印主要用于标识数字媒体信息的版权信息，它要求嵌入的水印能够抵抗对媒体的常规编辑和恶意攻击。而脆弱水印相反，它对攻击敏感，可以根据脆弱水印的状态判断原始信息是否被修改过。
按数字水印所附载的媒体可分为图像水印、音频水印、视频水印和文本水印等。每一种数字化的媒体都有相应的水印算法，这也造成了数字水印算法的复杂性。
按数字水印影藏的位置划分可以分为空（时）域数字水印、频域数字水印、时/频数字水印和时间/尺度数字水印。
按数字水印的可见性可以分为可见数字水印和非可见数字水印。可见数字水印通常是将公司表示叠加到原始图像上、算法比较简单，也有相应的应用软件。而不可见数字水印要求嵌入的水印是不能被人的视觉系统感知的，其算法相对复杂，目前还没有较成熟的应用软件。
4数字水印算法研究
在正式介绍LSB算法前，介绍一下水印主要有哪些种是必要的。一般从大体上来分，水印就是空域方法和变换域方法两大类：
4.1 空域算法
空域算法，即本文即将论述的方法，它的整个实现过程是在空域中完成的，所谓的空域就是与变换域相对，就是说不需要对图像进行任何变换而是直接在图像的每个象素上进行水印的嵌入，本文论述的LSB法就是空域法中较基础也是最重要的方法之一。一般来讲，此法的健壮性不是特别的满意，但它的最大优点是简单易行，影藏的信息量比较大，因此仍然受到重视。
4.2 变换域算法
变换域算法，一般来讲，在图像通过离散傅立叶变换，余弦变换，沃尔什变换或小波变换等其中任何一种后，再加入水印，就称其为变换域法，由此来看，只要有一种变换就有一种水印嵌入的方法。另外变换域法中，水印是嵌在变换后的系数上的，因此可以有一定的健壮性，例如，离散余弦变幻的水印可以抵抗JEPG压缩，小波变换的水印可以抵抗JEPG2000压缩，这就是变换域法现在比较流行的原因。
5基于空域最低位算法实现对彩色和灰度图像的隐藏
5.1 最低有效位方法
LSB算法也叫做最低有效位，是一种较为基础的信息隐藏算法。在位图图像数据中，每8位称作一个位面。通常，5个最高位面含有人眼可见的有意义的信息，在其他的位面中几乎没有视觉信息，它们表示图像中很细小的局部，在图像学的范畴中，它们称作噪声。利用位图格式位面的这种特性，我们可以将水印的数据嵌入到人眼不易察觉的位置，这种方法就是LSB算法。一般的LSB 算法中，信息嵌入在图像的后4位。
5.2 数字水印图像LSB空域法的原理
LSB翻译成中文就是最不重要位，顾名思义，就是要把水印图像嵌入到载体图像的最不重要位上。大家都知道一副256级灰度图中每一个象素是有8位二进制构成，例如111111（255），其中每一位在这个象素所起到的作用是不一样的，最高位就代表10000000（128），而最低位1却只代表1，这就给水印提供了最直接的提示，可以通过改变一幅图像的最低位来嵌入数据。因为即使载体图像的所有最低位都改变了，图像本身也基本不会发生任何变化，即满足了水印的性质之一透明性。
5.3 LSB的算法实现
按照上述原理，我们可以由一下几步来完成水印的嵌入和提取：
（1）将一副256级灰度图像的部分或所有的最低位置零（部分还是所有取决于嵌入水印的大小），在这个过程中要明确，虽然图像的最低位已经被修改过了，但由于人的生理涂点即人的眼睛只能识别大概40级灰度，所以这一点点的修改对人的视觉没有任何影响，在置零时采用的主要是判断这个象素灰度级是否被2整除，可以的就不变，不可以的就减1这样的算法比较简单易行。
（2）将一副二值的图像按照一定的算法嵌入到原图像中，这个算法一般是保密的，一般情况可以称这个算法为密钥，在这里为了介绍简单只采用了按顺序嵌入，即如果水印图像的值为0，则把原图像的相应最低位设为0；同样如果水印图像的值为1 ，则把原图像的最低位设为1；
这样就完成了图像的嵌入。
（3）水印的提取，即在得到带有水印的图像后，只要按照嵌入的算法即密钥去把图像的最低位的象素值提取出来那么就可以真正的得到想要的水印图像。
6调试及测试分析
6.1是否嵌入水印图像成功的判断
嵌入水印后的效果，现有载体图像如图3所示（灰度级图像），大小为200*200。水印信息为随机生成的秘密信息，LSB算法选用最低位平面来嵌入秘密信息。最低位平面对图像的视觉效果影响最轻微，但很容易受到噪声影响和攻击，可采用在一个区域中嵌入相同的信息。
图3 载体图像图4 嵌入水印后的图像
6.2测试判断是否嵌入水印的依据
通过提取水印算法提取水印，可得到随机的10位秘密信息：010*******。由此可以判断该图像已嵌入了水印，若没有提取到这样随机的10位秘密信息，那么则可以说明没有嵌入水印。.
7总结与心得
LSB算法简单，实现容易，同时可以保证数字水印的不可见性，由于可以在最低位的每个像素上都插入数字水印信息，因此有较大的信息嵌入量。LSB算法一般嵌入图像的最低一位或者两位，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、量化和几何型等操作破坏，以致无法恢复数字水印。针对基本的LSB算法的缺点，一些研究者也提出了一些改进的算法，如奇偶标志位隐藏算法、索引数据链隐藏算法等，这些算法能增强数字水印的隐蔽性。
数字水印技术是近年来兴起的一门较前沿的技术，还处在发展阶段，没有统一的国际标准，缺乏完整的软件系统。但是数字水印技术作为信息加密技术的分支，在知识产权的保护方面有着广发的应用前景。LSB数字水印算法作为最早提出的数字水印算法，特点是原理简单，实现容易，掌握这以算法对于深入研究学习数字水印技术很有必要。
参考文献：
[1]刘振华，尹萍. 信息隐藏技术及应用. 北京科海电子出版社, 2002
[2]杨义先, 数字水印基础教程北京人民邮电出版社, 2007
[3]杨义先. 数字水印理论与技术. 北京高等教育出版社, 2005
[4]杨榆北京国防工业出版社, 2010
[5]张建伟，方欣欣，闫俊红数字图像水印LSB的实现. 微计算机信息, 2006
致谢
本次毕业设计是经过谌志鹏老师的指导顺利完成的………
图像数字水印技术在信息安全中的应用..
华清学院课程设计（论文） 课程名称：图像数字水印技术在信息安全中的应用院（系）：信息与控制工程系 专业班级：通信1102 姓名：党浩 学号： 201106020211 2014年 12 月 17 日
西安建筑科技大学华清学院课程设计（论文）任务书 专业班级：通信1102班学生姓名：党浩指导教师（签名）： 一、课程设计（论文）题目 图像水印技术的在信息安全中的应用 二、本次课程设计（论文）应达到的目的 通过课程设计让学生较深入地理解信息网技术在通信工程专业系列课程中的地位、作用和意义；加深对基本概念和基本原理的理解和应用，并能够用所学知识分析、初步设计和解决与网络应用相关的现实技术问题，在实践中能够举一反三。 三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等） 主要内容： 1）掌握图像处理的基本方法和原理 2) 掌握水印技术的相关概念及水印技术在信息安全中应用原理； 要求： 1）掌握图像水印算法； 2）写出相应算法的MATLAB程序，并给出仿真结果； 四、应收集的资料及主要参考文献： 1）《数字图像处理》，王慧琴，北京邮电大学出版社； 2）《数字信号处理》，朱光明译，机械工业出版社 3）《MATLAB数字信号处理》，王彬，机械工业出版社 五、审核批准意见 教研室主任（签字）
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (4) 第二章图像数字水印技术的基本原理及算法 (5) 2.1图像数字水印的基本原理 (5) 2.1.1水印的生成 (5) 2.1.2 水印的嵌入 (5) 2.1.3 水印的提取和检测 (6) 2.1.4 仿真实验结果 (7) 2.1.5 水印的评价标准 (8) 2.2图像数字水印具备的特点 (9) 2.3图像数字水印算法 (10) 第三章MATLAB在图像数字水印技术中的应用 (13) 3.1 MATLAB图像处理函数简介 (15) 3.2 MATLAB在水印预处理中的应用 (15) 3.3 MATLAB在图像数字水印实现中实用、高效的体现 (17) 参考文献 (19)
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。
数字图像处理在数字水印中的应用
数字图像处理课程报告——图像处理在数字水印中的应用 姓名：蒋运文 学号：12212842 专业：通信与信息系统 指导老师：沈伟教授 2013.06
一、研究背景及意义 数字图像处理方法的研究源于两个主要应用领域：其一是为了便于人们分析而对图像信息进行改进，其二是为使机器自动理解而对图像数据进行存储、传输及显示。 数字图像处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用，图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大，本文主要介绍数字图像处理技术在信息安全领域的数字水印中的应用。 在信息安全领域，数字图像还承担着作为法庭证据的责任，其真实性和完整性直接影响到执法结果，随着互联网的发展,人们越来越容易从互联网上获取数字多媒体信息,而与此同时,数字多媒体信息 的版权、保密等问题也变得日益突出起来。本文在介绍数字水印技术的相关概念、特点和分类的基础上,分析了实现数字水印的步骤,并对数字图像处理技术在数字水印中的应用进行了研究。 人们由于不同的应用需求造就了不同的水印技术，数字水印技术则是其中最新的一种，数字水印是把主要内容隐藏在图像，声音中，水印与内容结合在一起。这大大改善了传统水印的肉眼即可分辨性，数字水印在不同的环境同时也具有不同的特征性质，它还能够被特定的机器所识别，正是其具有的这些优点，越来越多的各个领域的人们开把把眼光看向它。数字图像水印可以用于鉴别信息真伪、认证身份、图像保护、版权保护、隐藏信息、以及做标记等等方面。数字图像不
仅包含信息量大，而且其传输和处理极其方便，成为人们获得信息的一种重要来源，所以数字图像水印也是应用得非常广泛的一项技术。 二、数字水印的衡量标准 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 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； 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，这种水印同样是在内容数据中嵌入不可见的信息。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。 三、数字水印的分类 数字水印的分类方法很多，下面按主要特征对其作一简单概述:从含水印图象中的水印是否可见分为可见水印和不可见水印两大类。当前学者们主要致力于研究不可见水印，即水印是不可被感知的，这也是本文的研究重点。为了保证水印嵌入引起的改变不被感知，需要
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：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DCT图像数字水印技术研究的开题报告
毕业设计开题报告 基于DCT的图像数字水印技术的研究
基于DCT的图像数字水印技术研究 国内外研究现状： 20世纪80年代，索尼和菲利浦公司首次提出了数字媒体版权保护的方案SCMS(Serial copy management system)，数字水印技术也是在继数字隐藏技术后提出的一种数字媒体版权保护方案，发展到现在不仅仅局限于版权保护，也延伸到商务交易中的票据防伪、声像数据的隐藏标识和篡改提示、隐蔽通信及其对抗等领域。随着电子政务的广泛应用，其安全性问题也日益突出，电子政务所涉及的相当多的信息都带有机密性，除黑客攻击．病毒感染等来自网络的安全威胁外，也易受到来自系统应用的假冒用户登录、非法篡改等数据安全的威胁。我国现有的电子政务网络基础设施和系统安全解决方案大多是通过防火墙、入侵检测、漏洞扫描、网络隔离等技术和设备来保障系统的安全，这在一定程度上可以保证电子政务信息系统的安全，但仍存在着安全漏洞，我们在电子政务的建设中，除了必要的网络安全技术外，还必须重视对数字信息安全认证的问题。 数字水印技术为上述问题提供了一个有效的解决方案，是目前多媒体信息安全研究领域的一个热点。该技术采用信息处理技术把版权信息、认证信息等秘密信息，即水印，嵌入到原始数据中去，但不影响原内容的价值和使用，水印信息可以是产品的序列号、版权所有者的标志等认证信息。通过特定的算法恢复和检测被嵌水印后，可有效地分析信息失真的情况，判断信息是否被篡改，为版权所有者提供信息被盗版的有利证据。因此，一个实用的数字水印技术必须具有较强的鲁棒性、安全性和不可见性。 所谓数字水印技术，就是将代表数字媒体著作权人身份的特定信息、用户指定的标志或序列码等，按照某种方式嵌入被保护的信息中，在产生版权纠纷时，通过相应的算法提取出该数字水印，从而验证版权的归属，确保媒体著作权人的合法利益，避免非法盗版的威胁。被保护的信息是任何一种数字媒体，如软件、图像、音频、视频或一般性的电子文档等。数字水印是嵌在数字产品中的数字信号，水印的存在要以不破坏原数据的欣赏价值、使用价值为原则。
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
信息安全报告—图像数字水印技术
目录 1.数字水印技术背景及意义 (2) 1.1背景 (2) 1.2意义 (2) 2.图像水印技术概念及特征 (4) 2.1概念 (4) 2.2特征 (4) 3.水印技术的分类及应用 (5) 3.1分类 (5) 3.2应用 (8) 4.图像数字水印系统的组成 (9) 4.1图像数字水印系统基本框架 (9) 4.2数字水印系统 (11) 5.数字图像水印技术的典型算法 (13) 5.1典型的算法 (13) 5.2其他算法 (14) 6.水印技术工作流程 (15) 6.1生成水印工作流程 (15) 6.2嵌入水印工作流程 (15) 6.3提取水印工作流程 (16) 6.4水印攻击工作流程 (18) 7. 总结 (19)
1.数字水印技术背景及意义 1.1背景 从上世纪90年代初开始，计算机网络通讯技术飞速发展，数字化信息的存取变得非常便捷，计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备实现了人们将信息向世界各地迅速而准确传输的理想。但是，随之而来的负面效应也相当严重，有恶意的个人或团体可以在并没有得到作品所有者许可的情况下拷贝和传播有版权的数字作品，这对数字媒体信息的版权保护和信息安全造成了严重的威胁，由此而显现的盗版问题和版权纠纷已成为日益严重的社会问题。然而，传统的信息安全技术已经无法在这种新兴的、信息开发性的计算机网络环境下实施知识产权保护及重要信息的保密等工作。因此，近年来，国内外许多学者提出了一系列新的信息安全技术思想，数字水印技术就是其中最重要的一种，它作为信息隐藏技术在多媒体领域的一项重要应用，为多媒体信息版权保护以及信息的合法使用提供了一种有效的解决办法。 1.2意义 数字水印（Digital Watermarking）技术已经成为现代信息安全领域中非常重要且有效的数字信息版权保护手段。数字水印技术是将具有特定意义的标记（版权标志，用户序列号，产品的相关信息或者是其它有意义的数据）运用一定的嵌入算法隐藏在数字图像、音频和视频等多媒体数字产品中，用以证明数字产品的版权、数字产品的完整性、跟踪盗版行为或者提供产品的附加信息等。这些标志性信息嵌入到多媒体数据中不影响原数据的观赏价值和使用价值，不被人的感知所察觉，只有通过专门的检测器或阅读器才能提取出来。水印的概念最初是在1993年由Tirkel等人首次提出，次年第一届国际信息隐藏会议召开，数字水印技术开始得到很多关注，世界各国的科研机构、大学和商业团体都积极参与或投资支持此方面的研究，如美国财政部、美国空军研究院、美国版权工作组、欧洲电信联盟、德国国家信息技术研究中心、日本NTT信息与通信系统研究中心、
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
数字水印算法介绍
数字水印算法列举 湖南科技大学计算机科学与工程学院 ①基于LSB 的数字水印方案（空间域、不可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤： （1）先把水印信息转化为二进制比特流I。 （2）根据I的长度生成密钥K，并且严格保存。密钥K是对图像载体像素位置的一个映射。 （3）把I中的每一位依次根据密钥K，置换掉原始载体图像中相应位置的像素最后一位。提取步骤： （1）根据严格保存的密钥K遍历嵌入了水印的图像中的相应像素，提取出最后一位。 （2）将提取出来的每一位重新组合成水印信息。 ②基于差分扩展的数字水印方案（变换域、可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤： （1）将图像M分成像素点对（x，y），将水印信息转化为二进制比特流,比特流的每一位用m 表示。 （2）根据水印信息比特流的长度随机生成信息的嵌入位置k作为密钥信息严格保存。（3）对图像M计算均值l和差值h：?????-=+=y x h y x floor l 2(（floor表示向下取整） （4）将水印比特信息m以差值扩展的方法嵌入到差值h中：m h h +?='2（5）将得到的h '代入（3）中，得到新的图像像素对，形成嵌入秘密信息后的图像C。提取步骤： （1）将图像C分成像素点对（x，y），读入密钥信息K。 （2）将图像C依旧按照嵌入步骤中的（3）式计算均值l和差值h。 （3）根据密钥k找到相应位置，提取差值h的最后一位比特信息m，再将差值h进行变换得到1>>='h h 。 （4）将提取到的比特信息m进行组合可以恢复水印信息，将得到的h '代入嵌入步骤的（3）中计算新的图像像素对可以恢复原始图像载体M。 ③基于直方图修改的数字水印算法（空间域、可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤：（1）找到直方图的零点z和峰值点p，将z v p <<的像素值v自加1。 （2）漂移后的直方图v=p处即为嵌入水印的位置，将水印信息转化为二进制流并记为k，按顺序嵌入，即k v v +='；（3）得到的由像素值v '组成的图像就是嵌入秘密信息后的图像。同时p、z以密钥的形式保存。 提取步骤： （1）读取密钥，得到p、z的值。 （2）遍历图像的每个像素，当像素v=p时，提取信息0并保持数据不变；当v=p+1时，提取信息1并将数据减1。 （3）当v