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1、.数字图像处理课程设计报告课设题目：数字水印学院：信息科学与工程学院专业：电子与信息工程班级：姓名：学号：指导教师：2013年12月27日页.不要删除行尾的分节符，此行不会被打印页.目录一.课程设计任务1二.课程设计原理及设计方案2三.课程设计的步骤和结果3四.课程设计总结4五.设计体会5六.参考文献6页.一.课程设计任务设计内容及要求：为保护数字图像作品的知识产权，采用数字水印技术嵌入水印图像于作品中，同时尽可能不影响作品的可用性，在作品版权发生争执时，通过提取水印信息确认作品版权。通常情况下，水印图像大小要远小于载体图像，嵌入水印后的图像可能遇到噪声、有损压缩、滤波等方面的攻击。因此，评
2、价水印算法的原则就是水印的隐藏性和抗攻击性。根据这一要求，设计水印算法。（1）、查阅文献、了解数字水印的基本概念。（2）、深入理解一种简单的数字水印嵌入与提取方法。（3）、能够显示水印嵌入前后的载体图像。（4）、能够显示嵌入与提取的水印。（5）、选择一种以上攻击方法，测试水印算法的鲁棒性等性能。页.一.课程设计原理及设计方案2.1数字水印技术数字水印技术是一种将特制的不可见的标记,利用数字内嵌的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中,用以证明原始作者对其作品的所有权,并作为鉴定、起诉非法侵权的证据,同时通过对水印的探测和分析,验证数字信息的完整可靠性,从而成为知识产权保护和数
3、字多媒体防伪的有效手段。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,而且不影响宿主数据的可用性。数字水印技术是利用人类视觉系统(HVS)的冗余,通过一定的算法在数字信息中加入不可见标记,但不影响数据的合理使用和价值,并且不能被人的知觉系统觉察到,起到证明作品的版权归属的作用。除非对数字水印具有足够的先验知识,任何破坏和消除水印的企图都将严重破坏图像质量。不同的应用对数字水印的要求不尽相同,一般认为数字水印应具有如下特点:安全性:数字水印中的信息应是安全的,难以被篡改或伪造,同时有较低的误检测率。只有被授权者能够检测、恢复和修改水印。能充分可靠地证明所有者对特定产品
4、的所有权。隐形性:数字水印应是不可知觉的,即数字水印的存在不应明显干扰被保护的数据,不影响被保护数据的正常使用。密匙唯一性:不同的水印密匙不应产生相同的水印,即对于一种水印只有唯一的检测方法才能对其进行检测和抽取。稳健性(鲁棒性):指水印算法有较强的抗攻击能力,即水印信息经过一些常见的改变后仍具有较好的可检测性。这些改变包括常见的图像处理、几何变换和几何失真等。自恢复性:即水印信息经过一些操作或变换后,可能会使原图产生较大的破坏,如果仅从留下的片段数据便能恢复出水印信息,而且恢复过程无须原始图像。页.具有上述特点的水印才是严格意义上的数字水印,但由于对数字水印的定义尚未统一,许多文献中讨论的
5、数字水印并不具备上述特点,或者仅具有部分上述特点。水印的生成：水印信号分为无意义水印信号和有意义水印信号两种。无意义水印信号的产生通常基于伪随机数发生器或混沌系统,产生的水印信号往往需要进一步的变换以适应水印嵌入算法的需要。有意义水印信号包括二值图像、灰度图像和彩色图像等。有意义的图像可以直接作为水印嵌入到载体数据中,但是为了增强水印的安全性,一般需要先对水印进行加密预处理,处理的方法包括使用m序列进行扩频、对水印信号进行位分解、利用图像的置乱对水印进行预处理等。数字水印生成过程的一般流程如下：图1：水印生成水印提取：水印的提取与检测是一个在有噪信道中弱信号的检测问题,最终目的在于判断水印信
6、号是否存在或把水印提取出来。在对提取的水印和原始的水印进行判断和检测的过程中,可以通过输出一个0-1决策来判断水印有无。设C为相关检测函数,W为原始水印,W*为提取水印,K为密钥,d为决策阈值,则有:水印提取与检测过程的一般流程图如下页.图2：水印提取2.2数字水印常用算法早期人们对数字水印的研究基本上都是基于空域的。空域水印算法是通过改变载体图像某些像素点的强度值/灰度值来嵌入水印信息，这些算法相对简单，实用性较强。由于空域算法比较形象直观，容易理解，且具有对遭受攻击的时间和空间位置的定位能力，因此空域算法主要是脆弱水印或半脆弱水印算法，鲁棒性水印相对较少。空域水印算法中比较典型的算法是最
7、低有效位（LSB）。最低有效位算法LSB（Least Significant Bit），其基本思想是用水印信息直接代替数字图像的最低位，水印信息通常是二值比特序列。Tirkel等人最先提出了基于LSB的数字水印算法。这种算法的优点是嵌入过程与提取过程都很简单且具有较好的不可见性和较大的信息隐藏量。但缺点也比较明显，由于最低有效位相对不重要，因此在其中嵌入的水印信息对噪声的抵抗能力差，而且易遭受攻击。 与空域水
