基于变换域的数字水印技术研究

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1、大连交通大学2012届本科生毕业论文第一章绪论1.1引言随着计算机网络通信技术的发展，信息媒体的数字化为信息的存取提供了极大的便利性，同时也显著提高了信息表达的效率和准确性；数据的交换和传输变成了一个相对简单的过程，人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备可以方便、迅速地将数字信息传输到任何地方。随之而来的副作用是这些数字形式的数据文件或作品使另有意图的个人和团体有可能在没有得到作品所有者的许可下复制和传播有版权的信息，例如，现代盗版者仅需轻点几下鼠标就可以获得与原版一样的复制品，并以此获取暴利；而一些具有特殊意义的信息，如涉及司法诉讼、政府机要等信

2、息，则会遭到恶意攻击和篡改伪造等等。这一系列数字化技术本身的可复制和广泛传播的特性所带来的负面效应，已成为信息产业健康持续发展的一大障碍，目前，数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证问题变得日益突出，且已成为数字世界中一个非常重要和紧迫的议题。基于以上类似问题，数字水印技术可以说是信息时代的特有产物，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及保障信息完整性的新型技术，在音频、图像、视频制品中迅速得到广泛的研究和发展。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，创作者的创作信息和个人标志

3、通过数字水印系统以人所不可感知的水印形式嵌入在多媒体中，人们无法从表面上感知水印，只有专用的检测器或计算机软件才可以检测出隐藏的数字水印。1.2数字水印的定义和基本特点数字水印(DigitalWatermarking)是往多媒体数据（如图像、声音、视频信号等）中添加某些数字信息以达到版权保护等作用。同时数字水印技术是一种有效的数字产品版权保护和数据安全维护技术，是信息隐藏技术研究领域的一个重要分支。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：(1)不可见性。在宿主数字媒体中嵌入一定数量的附加信息后，不能引起明显的将质现象，隐藏的数据

4、不易觉察，即无法人为的看见或听见。(2)稳健性。数字水印必须对施加于宿主媒体的变化或操作具有一定的免疫力，不能因为某种变换操作导致水印信息的丢失，即水印被迫坏，从而失去商用价值。常用的变换操作有：信道噪声、滤波、有损压缩、重采样等。(3)安全性。数字水印应该能够抵抗各种蓄意的攻击，同时应很难被他人复制和伪造。(4)有效性。水印提取算法应高效，提取出的水印应能唯一标识版权所有者。(5)抗窜改性。21大连交通大学2012届本科生毕业论文与抗毁坏的鲁棒性不同,抗窜改性是指水印一旦嵌入到载体中,攻击者就很难改变或伪造。鲁棒性要求高的应用，通常也需要很强的抗窜改性，

5、在版权保护中要达到好的抗窜改性是比较困难的。1.3论文的结构安排论文各章的内容安排如下:第一章概括研究数字水印的目的和意义，同时介绍了数字水印的基本特点及本文的结构安排。第二章主要介绍了DCT变换域算法的原理以及应用。第三章主要介绍了离散小波变换域算法的原理及应用。21大连交通大学2012届本科生毕业论文第二章离散余弦变换（DCT）算法介绍2.1离散余弦变换的简介2.1.1DCT变换公式因为DCT变换公式是这一算法的核心，有必要先了解一下DCT正反变换公式。DCT正反变换公式的核心是余弦变换，计算速度比较快，因图像处理所用的是二维变换，这里只给出二维的DC

6、T正反变换公式，二维DCT正变换公式为：=0,1,⋅⋅⋅,M-1;=0,1,⋅⋅⋅,N-1（2-1）其中：（2-2）二维DCT反变换公式为：(2-3)其中x，y为空间采样值，u，v为频域采样值。因为数字图像多用像素方阵来标识，即M=N，此时，二维DCT正反变换可以简化为：(2-4)（2-5）21大连交通大学2012届本科生毕业论文2.1.2二维DCT的性质离散余弦变换是图像处理技术中几种最基本的酉变换之一。酉变化是线性变化的一种特殊形式，其基本线性运算式是严格可逆的，并且满足一定的正交条件。图像的酉变换可以被理解为分解图像数据为广义的二维频谱，变换域中每一

7、分量对应于原图频谱函数的能量。设IM´N为M´N的图像矩阵则该图像的二维DCT变换可由下式表示：FDCT=(2-6)其中：其中（2-7）经过二维DCT变换得到的DCT系数矩阵GDCT指示了一系列频率中每一个频率所对应的变化程度，即频率的高低。其中低频分量将集中在矩阵的左上角，高频分量则集中在右下角。图像的低频分量反映图像慢变化，即图像整体部分；图像的高频分量代表图像跳变的地方，即图像细节部分，如轮廓、边缘。根据人类视觉系统，图像整体比细节部分更为重要，若一幅图像经过处理后而视觉改变不大，则其低频分量必定改变程度不大。此算法采用了将数字水印的灰度值植入DCT

8、域的低频分量中的方法。二维离散余弦变换是一种严格可逆的酉变换。它的