基于离散小波变换的水印算法.docx
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1、基于离散小波变换的水印算法河南农业大学理学院本科毕业论文 本科生毕业论文 题 目 基于离散小波变换的 水印算法 学 院 专业班级 学生姓名 指导教师 撰写日期:年月日河南农业大学理学院本科毕业论文 基于离散小波变换的水印算法 栗志强 摘要 随着因特网的日益普及和多媒体技术的发展,图像、图形、音频、视频等数字媒体已经成为信息交流的一种重要方式。因特网上信息的获取达到了前所没有的深度和广度,但对多媒体作品的侵权也变得更容易,非法复制、篡改也更加方便,极大的损害了作者及版权所有者的利益。如何有效的保护多媒体信息的版权成为信息安全领域的一个热门话题。作为信息隐藏在计算机多媒体领域的一个重要应用,数字水
2、印技术使得人们能够在多媒体信息中嵌入不可见的信息。数字水印技术为多媒体版权保护提供了一个崭新的方法,近年来在国际上引起了人们极大的兴趣和注意,得到了广泛的研究和应用。 本文比较系统地研究了水印在静止图像中的应用问题,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等。然后对数字水印算法模型、分类以及典型算法进行了简要的分析。在此基础上,提出了一种基于小波水印算法,实验结果表明本算法简单并在常见的剪切、压缩、噪声等攻击下都能提取出水印信号,具有较高的鲁棒性。 关键字:数字水印;水印算法;离散小波变换;图像置乱;鲁棒性 河南农业大学理学院本科毕业论文 Research on image w
3、atermarking algorithm on discrete wavelet domain LI zhi-qiang Abstract With the popularization of Internet and the development of multimedia technique, digital multimedia has become main means of information communication. While one can acquire a wide range of multimedia data through the Internet, v
4、arious problems arises naturally that seriously harm the benefit of the author or the copyright owner. How to protect multimedia data from violation has become an important issue in information security field. As a main application of information hiding technique to multimedia copyright protection,
5、the digital watermarking technique, which embeds an invisible signal (watermark) to original multimedia data, has been proposed as a viable solution for the copyright protection and authentication of multimedia data in a networked environment since it makes it possible to identify the author ,owner,
6、 distributor or authorized consumer of multimedia data. So it has drawn extensive attention in recent years and has been widely applied. In this paper, the author first makes an overall review on the digital watermarking techniques, including the definition, characteristics, and main application dom
7、ains of digital watermarking. Then the author analyzes fundamental principles of digital watermarking algorithm in detail such as the general framework, classification, and the typical algorithm. Finally, anew image watermarking scheme is proposed by incorporating the Wavelet transform, Experimental
8、 results indicate that this method is more robust against the common signal processing attacks. Keywords: Digital Watermarking; Watermarking; Discrete Wavelet Transform; Algorithm; MATLAB; Robust 河南农业大学理学院本科毕业论文 目录 1 绪论 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 数字水印的发展现状. 2 1.2.1 国外研究现状 . 2 1.2.2 国内发展状况 . 3 1.3 课题研究内容及主
9、要工作. 3 2 数字水印技术概述 . 4 2.1 数字水印定义及基本特点. 4 2.1.1 定义 . 4 2.1.2 基本特点 . 4 2.2 数字水印基本模型 . 5 2.3 数字水印的分类. 6 2.4 数字水印技术的应用. 7 2.4.1 广播监视 . 7 2.4.2 数字作品的知识产权保护 . 7 2.4.3 内容认证 . 8 2.4.4 操作追踪 . 8 2.4.5 声像数据的隐藏标识和篡改提示 . 8 2.5 数字水印攻击技术 . 8 2.6 本章小结 . 9 3 离散小波变换 . 10 3.1 小波变换的定义. 10 3.2 一维离散小波变换 .11 3.3 二维离散小波变换
10、.11 3.4 数字图像小波变换 . 13 4 Arnold置乱 . 14 4.1 置乱技术简介 . 14 4.2 置乱技术的特点及优点 . 14 I 河南农业大学理学院本科毕业论文 4.3 Arnold置乱的原理 . 14 4.4 Arnold置乱算法的周期性 . 14 5 基于DWT的图像水印算法 . 16 5.1 算法描述 . 16 5.1.1 算法思路 . 16 5.1.2 水印嵌入算法 . 17 5.1.3 水印提取算法 . 17 5.2 实验结果及分析. 18 5.2.1 水印的不可见性评估 . 18 5.2.2 水印的鲁棒性评估 . 19 5.2.3 实验结果分析 . 23 6
11、总结与展望 . 24 参考文献 . 25 附录 . 26 致谢 . 32 II 河南农业大学理学院本科毕业论文 1 绪论 1.1 研究背景 信息媒体的数字化为信息的存取提供了极大的便利性,同时也显著地提高了信息表达的效率和准确度。随着网络的日益普及,多媒体信息交流达到了前所未有的深度和广度,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、迅捷地将数字信息传达到世界各地。随之而来的副作用是通过网络传输数据文件或作品使恶意的个人或团体有可能在没有得到作品所有者的许可下拷贝、传播甚至出售有版权的内容,从而极大损害了产品所有者的版权和商业利益。另外,当
12、数字作品被用于法庭、医学、新闻及商业时,常需确定它们的内容是否被篡改、伪造或特殊处理过,以保证数字作品内容的真实性和完整性。这一系列数字化技术本身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。因此,如何在网络环境中实施有效的版权保护和信息安全手段成为数字化时代的一个迫在眉睫的现实问题。数字水印技术将是解决这类问题的一种最有效和最具有潜力的技术。 人们常常认为通信安全的实现可以通过加密来完成。即首先将多媒体数据文件加密成密文后发布,使得网络传递过程中出现的非法攻击者无法从密文获得机密信息,从而达到了版权保护和信息安全的目的,但这并不能完全解决问题。一方面加密后的文件因其不可理解性会
13、妨碍多媒体信息的传播;另一方面多媒体信息经过加密后容易引起攻击者的好奇和注意,并有被破解的可能性,而且一旦加密文件经过破解后其内容就完全透明了。密码学一直被认为是在通信研究应用领域中主要的信息安全手段并受到极大重视,直到最近几年这种情况才有了改变。人们尝试将秘密信息隐藏于普通文件中散发出去,用以跟踪侵权行为并提供法律保护的证据,这称为信息隐藏或更严格地称为信息伪装。信息伪装单词Steganography来源于古希腊,意思是将有用或重要的信息隐藏于其它信息里面以掩饰其存在。数字形式的多媒体产品由于可以方便地完全复制并在网络环境下广泛散发,大范围的侵权拷贝行为受到了音像、出版、影视和软件等行业的高
14、度关注。 数字水印是目前国际学术界研究的一个前沿热门方向,可为版权保护等问题提供一个潜在的有效解决方法。数字水印是将水印隐藏于数字化媒体(静止图像、语音、视频等)中,从而实现隐藏传输、存储、标注、身份识别、版权保护等功能。如果没有鲁棒性的要求,水印与信息伪装技术上的处理本质上是完全一致的。在绝大多数情况下我们希望添加的信息是不可感知的或不可见的;某些使用可见数字水印的特定场合,版权保护标志不要求被隐藏,并且希望攻击者在不破坏数据本身质量的情况下无法将水印去掉。发展数字水印技术的原动力是为了提供多媒体数据的版权保护,但人1 河南农业大学理学院本科毕业论文 们发现数字水印还具有一些其它的重要应用,
15、如数字文件真伪鉴别、网络的秘密通信和隐含标注等。 1.2 数字水印的发展现状 数字水印技术是一种在数字载体作品中秘密地嵌入某种信息的技术1。水印的嵌入是不可察觉的,但是可以被专门的检测器提取出来。数字水印技术建立在认知科学、通信原理、密码学等相关学科上。由于人类视觉系统(HVS)和人类听觉系统(HAS)具有局限性,人类无法辨别出所观察到和听到的信号中的微小误差,这一局限性为数字水印提供了存在的空间。只要是数字形式的作品,如果能够在不影响作品本来用途的前提下人为引入一些微小的误差,那么我们就可能通过这一误差表示水印。 1.2.1 国外研究现状 从20世纪XX年代中期开始,数字水印吸引了全球研究者
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