鲁棒数字水印算法的研究和比较.doc

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1、摘要本文实现了两种算法，第一种是基本LSB（Leastsignificantbit）——最低有效位算法。如果用8比特的二进制来表示灰度图像的每一个像素值，所有像素的最低位构成的位平面显现随机性，而且改变最低位不会对视觉效果产生明显影响。因此考虑用水印信息直接代替数字图像的最低位。第二算法是基于小波变换数字图像水印盲算法。先将载体图像进行小波变换；为了保证水印图像的不可见性，选择将水印嵌入到高频分量。在嵌入水印图像时，本算法用到了扩频技术的思想，嵌入的并不是水印序列本身，而是根据密钥KEY生成的随机序列。通过计算相关度实现了不使用原载体图像就能提取水印的盲算法。仿真实验实现了对两种算法优缺点应用

2、的场合以及对几种攻击的抵抗能力的比较。关键词：数字图像水印LSB小波变换扩频技术目录摘要11前言11.1本课题研究的背景及意义11.2数字图像水印的发展历史及其发展趋势11.2.1数字图像水印的研究历史11.2.2发展趋势31.3论文组织及整体安排32数字图像的水印技术研究42.1数字图像水印技术及其通用模型42.2数字图像水印的基本特征62.3数字图像水印的性能分析82.4数字图像水印的应用92.5小结93LSB水印算法与基于小波变换的扩频水印算法93.1LSB水印算法93.2小波的定义113.2.1小波函数113.2.2连续小波变换113.3离散小波变换123.3.1离散小波函数123.3

3、.2离散小波变换123.4扩频技术的基本原理及在水印中的应用133.5水印嵌入143.6水印检测153.7小结164算法比较分析164.1算法回顾164.2算法比较164.3应用比较175实验结果分析185.1水印嵌入与提取比较185.2算法性能比较206总结26参考文献27附录281前言随着通信、计算机和网络技术的飞速发展，数字图像的高速传输、处理和存储已成为现实，但是由于网上的数字图像很容易被截获、复制及篡改，这严重侵犯了单位或个人的知识产权。为解决这一问题，近几年国际上提出了一种全新的信息安全技术，即数字水印技术，并广泛应用于图像、视频和音频等数字媒体。由于它在版权保护、真伪鉴别、秘密通

4、信和隐含标注等领域有着广泛的应用前景，因此它将成为一个非常重要的研究领域。1.1本课题研究的背景及意义数字技术使多煤体信息（图像，文本，音频和视频等）的存储，复制与传播变得非常方便。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，不会存在如对模拟信息的每一次拷贝都会存在不同程度上的失真的问题，但是由此引发的盗版问题和版权纷争也成为日益严重的社会问题。现在版权保护系统多采用密码认证技术如DVD光盘的安全密码。然而，遗憾的是，仅仅采用密码技术并不能完全解决版权保护问题，密码技术仅能在数据从发送者到接收者的传输过程中进行数据的加密保护，它并不能帮助

5、销售者监视合法用户如何处理解密后的内容。这样，盗版者可以购买产品，使用密钥获得无保护的内容副本，然后继续发行非法副本。换言之，密码技术只能保护传输中的内容，内容一旦被解密就不再具有保护作用了。为了解决密码技术在数据保护方面的不足，一种新的有效的数字版权保护和数据安全维护技术——数字水印技术得到了发展。与钞票水印类似，这是一种将特殊的不可见标记，利用数字内嵌的方法嵌入在数字媒体（图像，声音，文档和视频等）中，它可以用于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，同时可以通过对水印的检测和分析保证数字信息的完整性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。1.2数字图像水印

6、的发展历史及其发展趋势1.2.1数字图像水印的研究历史1954年，出现了第一个与“数字水印”方法类似的技术实例[1]。当时，美国Muzac公司的EmilHembrooke申请了一项名为“Identificationofsoundandlikesignals”的专利。该专利描述了一种将标识码不可感知地嵌入到音乐中而证明所有权的方法。这是迄今为止所知道的最早的电子水印技术。此后，一些水印技术被提出并根据不同的应用而得以发展。但是，直到20世纪90年代初期术语“数字水印”才真正流行起来。早期的数字水印算法主要在空域实现，而且大都针对图像进行研究。1993年，Tirkel等[1]发表了一篇文章，他们首

7、先提出电子水印的说法，而随后发表的另一篇文章则正式提出了“数字水印”这一概念。当时，他们已经意识到数字水印的重要性，指出了一些可能的应用，并针对灰度图像提出了两种在图像的最低有效位中添加水印的方案。上述最低有效位方法比较简单易行，但是该方法的最大缺陷在于水印的鲁棒性很差。对嵌入水印的图像进行常见的按比例缩放、中值滤波等普通处理操作后，水印就无法正确提取。为了提高水印的鲁棒性，90年代Cox[1]等