时域数字水印技术研究与实现.ppt

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1、时域数字水印技术研究与实现大纲课题的介绍课题的设计课题的实现总结与展望致谢课题的介绍数字水印（DigitalWatermarking）技术是将一些标识信息(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(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。本课题拟对时域图像数字水印技术进行研究，并能够实现空域数字水印的嵌入、提取方法并完成数字水印的性能测试实验和结果分析。课题的设计LSB水印算法LSB水印算法，也就是最低有效位水印算法，它与MSB算法相反，

2、它是把水印信息嵌入到载体信息中的最低位。LSB水印算法主要嵌入原理图LSB水印算法嵌入和提取流程图Patchwork水印算法Patchwork算法是经典的双集法，它通过在原始载体信号中改变载体信号某种特定的统计特性来携带水印信息。Patchwork水印算法的嵌入方法根据图像的横坐标和纵坐标之和奇偶性不同将图像数据分为两组，在横坐标与纵坐标之和为偶数的所有系数上增加常数d，实验时本文把d设置为2.8，在横坐标与纵坐标之和为奇数的所有系数上减少常数d，从而嵌入1比特信息。Patchwork水印算法的水印

3、检测法利用两个集合之间的差值关系来提取信息，可以实现盲检测。课题的实现课题采用MATLAB进行实现选择MATLAB是因为其对矩阵的强大计算能力，拥有可以直接使用的图像处理函数。性能评价峰值信噪比（PSNR）是一个表示信号最大可能功率和影响它的表示精度的破坏性噪声功率的比值的工程术语。PSNR是最普遍，最广泛使用的评鉴画质的客观量测法。归一化系数NC是用来衡量原始水印W和提取出的水印W*之间的相似度。见下公式：LSB水印算法实现图4原水印图水印预处理：Arnold置乱图5置乱100次图6置乱192次水

4、印嵌入效果图图7嵌入最低位图8嵌入位数为3图9嵌入最高位不受攻击时提取水印遭遇典型攻击后图10没攻击时检测的水印图11剪掉中心处图12几何攻击中的旋转35度攻击图13高斯噪声攻击峰值信噪比：对嵌入水印后的图7,8,9分别计算其PSNR值，分别得50.5262，38.4903，7.4601由此可知，嵌入位数不应过大，否则会极大地破坏载体图像。性能评估归一化相关系数：计算图11,12,13的NC值，分别得0.4885，0.6391，0.9056这表明LSB算法对于多种攻击都不能保证其水印检测的有效性，归

5、一化相关系数普遍较低，这表明，纯粹的LSB算法并不能满足鲁棒性等方面的要求，但是，它相当适合作为脆弱水印和半脆弱水印，能够较好的检测出载体是否受到修改、攻击或破坏，因此，LSB算法还是有相当的发展潜力的。Patchwork水印算法实现图14，不同d值下的嵌入效果图水印嵌入后，计算峰值信噪比，计算得PSNR=34.4164，而当常数d=1时，峰值信噪比为43.3596，当常数d=128时，峰值信噪比低至psnr=1.2154，这表明当d越大，峰值信噪比越小，嵌入效果越差。当常数d为2.8时，原载体与嵌

6、入水印后的图像的差值图像见下图：采用该算法嵌入水印后，含水印图像的保真度较好，差图没有明显意义，嵌入的水印信息不易察觉。实验时，用来判断水印是否存在的值w值为1，这表明，水印存在于载体中。图15，d为2.8时的差值图像典型攻击由于本文patchwork算法是针对于亮度特性进行实验的，所以要检测嵌入水印的图像被攻击后的水印信息，经matlab仿真运算后，得出判断水印存在的值w为1，这表明该攻击并没能破坏水印，patchwork算法具有一定的抗攻击能力。图16，旋转攻击，高斯噪声攻击，放大攻击总结与展望

7、4.1本文总结数字水印技术现在发展非常快，已经成为非常热门的版权保护技术，在信息安全、信息隐藏、信号检测技术以及人类视觉与听觉系统等多个领域都得到了广泛的应用。数字水印技术的主要研究部分包括水印信号的设计、水印检测算法和水印提取算法。最近几年，水印技术已经有了很大的发展，在各个部分都有了很多很有效的算法，但是还是存在一些尚未解决的问题。在空域数字水印算法方面，能好明显的看出其性能远不及变换域数字水印算法，但空域算法复杂度低，运算速度快，实时性相当强。本文主要针对空域数字图像水印算法进行研究，通过对典

8、型的空域LSB算法和Patchwork算法进行仿真实验，具体工作如下：(1)首先是对数字水印研究的背景和意义做了简单的研究，还有研究现状、应用的领域以及很多研究方向，大体了解了水印技术的发展和现状后，我们就可以继续下面进一步的探讨了。(2)对数字水印技术的相关概念和知识做了详细的介绍，首先是介绍了水印的模型和分类，还学习了比较经典的一些水印算法。接下来主要就是空域图像水印算法的介绍。(3)分别对LSB算法和Patchwork算法进行实现，并对其结果进行分析比较。4.2