数字水印综合实验系统的设计与实现--灰度图像水印的嵌入与提取.
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数字水印综合实验系统的设计与实现--灰度图像
水印的嵌入与提取
目录前言11 概述21.1 相关知识21.2 数字水印的定义及分类31.3 数字水印技术的原理及实现的典型算法41.4 水印技术的要求,常受到的攻击71.5 水印的主要应用领域81.6 数字水印技术的国内外研究现状92 相关理论知识112.1 小波变换112.1.1 小波变换的含义112.1.2 提出小波变换的原因112.1.3 小波变换数字水印算法及其优点122.1.4 2维信号的Mallat的算法122.2 视觉系统特性研
究132.2.1 人眼的构造132.2.2 人眼的视觉特性152.3 图像的纹理特征163 水印图像预处理183.1 引言183.2 约瑟夫图像置乱193.3 置乱度与图像质量214 水印的嵌入方案244.1 水印嵌入算
法254.2 水印提取算法265 实验及实验结果275.1 水印的嵌入实
验275.2 水印的提取实验285.3 攻击实验295.3.1 缩放295.3.2
噪声295.3.3 压缩305.3.4 剪切315.4 试验结果分析总结336 软件的详细介绍346.1 功能介绍346.2 登录窗口界面346.3 主要菜
单366.4 运行实例387 结论40参考文献41致谢42数字水印综合实验系统的设计与实现----灰度图像水印的嵌入与提取摘要:随着计算机和网络技术的飞速发展,数字图像、音频和视频产品愈来愈需要1种有效的版权保护方法。数字水印技术便是解决上述问题的关键技术之1。为了让更多
的人熟悉并快速掌握数字水印技术的基本理论和算法设计过程,设计1个数字水印综合实验系统是1个很好的解决方案。本文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,然后介绍如何利用约瑟夫置乱对水印图像进行置乱处理以加强水印的安全性,最后设计了1种水印嵌入与提取方案,并在此基础上设计1个水印图像和宿主图像都采用灰度图像的数字水印实验子系统。该系统主要完成灰度水印嵌入、灰度水印提取及灰度水印鲁棒性检测等实验。关键词:数字水印;图像置乱;离散小波变换;实验 Design and realization of digital watermark synthetic experiment system-----embedding and extracting of gray-scale image watermark Abstract: With the advent of the rapidly development of computer and network technology, many media, such as digital image, audio or video etc, need an effective solution urgently. Digital watermarking is a vital technology to solve foregoing problems. In order to let more people to master this technology rapidly, a perfect solution is to design a digital watermark synthetic experiment system. This thesis first introduce the theory, characteristic and application of digital watermarking, then present how to disorder the gray-scale image watermark using Josephus disorder algorithm for enhancing the
security of watermark. At last this thesis brings forward a solution of watermarking embedding and extracting and designs a digital watermark experiment subsystem, in which both watermark image and host image are gray-scale image. This subsystem mainly realizes three experimentations: gray-scale watermark embedding, gray-scale
watermark extracting and gray-scale watermark robustness
detection.Keywords: Digital Watermarking;Image disordering;Discrete Wavelet Transform;experiment 前言随着信息技术和计算机网络的飞速发展,数字多媒体信息(图像、文本、音频、视频、3维模型)的存储、复制
与传输变得非常方便。我们的视觉和听觉尽情地享受着多媒体及数字传输技术带来的娱悦,不但可以通过互连网和CD-ROM方便快捷地获得多媒体信息,还可以与原始数据完全相同的复制品。我们毫无限制地任意编辑、修改、拷贝和散布那些数字音乐和图像,但是这些数字媒体原创者的版权和经济利益如何得到保护,数字媒体是否安全、可信,由此引发的信息安全问题、盗版问题和版权纷争问题已成为日益严重的社会问题。因此,对多媒体内容的版权保护与内容鉴别已成为亟待解决的问题[1]。近几年来在国际学术界兴起的数字水印技术应运而生。它通过在被保护的数字对象(如静止图像、视频、音频等)中嵌入某些秘密信息——水印(watermark)来证明版权归属或跟踪侵权行为。它通过1定的算法将1些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中,但不影响原内容的
价值和使用,并且不能被人感知系统察觉,水印信息必须很难被清除。水印信息可以是作者的序列号、公司标志、有特殊意义的文本等,可以来识别文件、图像或音乐制品的来源、版本、原作者、拥有者、发行人、合法使用人对数字产品的拥有权。而且这种水印通常是不可见或不可察觉的,他与原始数据(如图像、音频、视频数据)紧密结合并隐藏其中,它可经历1些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而被保存下来。
数字水印技术综述
数字水印技术综述 (湖北武汉 430070) 摘要:介绍了数字水印技术的基本原理。并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述。同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析。最后指出数字水印今后的研究方向。 关键词:数字水印;水印原理;水印算法;水印应用 Overview on Overview on Digital Watermarking Technology ( Wuhan, Hubei 430070, China) Abstract:The basic concepts of watermark techniques are first introduced,and then the characteristics、classification、attacking techniques and application and applications first expatiated.For further understanding.the watermark technique from the various aspects aye classified and some conventional watermark techniques and algorithms are analyzed in detail.Finally,research direction of digital watermark technology is pointed out. Key words:digital watermarking;watermarking principle;watermarking algorithms ;watermarking application; 0数字水印 随着Internet与数字媒体技术的飞速发展,信息安全问题日益突出,因此,数字媒体的版权保护与信息完整性保证已逐渐成为人们迫切需要解决的一个重要问题,数字水印技术就是在这种需求下迅速发展起来的。 数字水印是通过一定的算法,在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。水印信息通过特殊的方式,可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。水印不占用额外的带宽。是原始数据不可分离的一部分,并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 1数字水印的特征 一般认为数字水印应具有以下特征(1)鲁棒性水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后,仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。(2)知觉透明性数字水印的嵌入不应引起数字作品的视/听觉质量下降,即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。(3)内嵌信息量(水印的位率) 数字水印应该能够包含相当的数据容量,以满足多样化的要求。(4)安全性水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的嵌入的数字水印是统计上不可检测的,非授权用户无法检测和破坏水印。对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图,水印应该能一直保持存在,直到图像已严重失真而丧失使用价值。(5)实现复杂度低数字水印算法应该容易实现。在某些应用场合(如视频水印),甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。(6)可证明性数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别,从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。 2 数字水印的分类 2.1按照嵌入的位置 按照嵌入的位置可分为:(1)空域数字水印:空域数字水印的嵌入是通过直接修改图像的灰度值或是强度值来完成的。(2)变换域数字水印:变换域的数字水印是将图像进行某种变换,通过修改变换域系数来达到嵌入水印的目的。
基于Matlab的数字水印设计——基于DCT域的水印实现
摘要 数字水印(Digital Watermark)技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记,这种标记通常是不可见的,只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。随着数字水印技术的发展,数字水印的应用领域也得到了扩展,数字水印的基本应用领域是版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信。 当数字水印应用于版权保护时,潜在的应用市场在于电子商务、在线或离线地分发多媒体内容以及大规模的广播服务。数字水印用于隐藏标识时,可在医学、制图、数字成像、数字图像监控、多媒体索引和基于内容的检索等领域得到应用。数字水印的认证方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面数字水印的安全不可见通信将在国防和情报部门得到广泛的应用。 本文主要是根据所学的数字图象处理知识,在MATLAB环境下,通过系统编程的方式,建立并实现基于DCT域的数字水印加密系统。该系统主要包含数字水印的嵌入与提取,仿真结果表明,数字水印算法具有有效性、可靠性、抗攻击性、鲁棒性和不可见性,能够为数字媒体信息在防伪、防篡改、认证、保障数据安全和完整性等方面提供有效的技术保障。 关键词:数字水印;MATLAB;DCT
目录 1 课程设计目的 (1) 2 课程设计要求 (2) 3 数字水印技术基本原理 (3) 3.1 数字水印基本框架 (3) 3.2 算法分类 (3) 3.2.1 DCT法 (4) 3.2.2 其他方法 (4) 3.3 实际需要考虑的问题 (4) 3.3.1 不可见性 (4) 3.3.2 鲁棒性 (5) 3.3.3 水印容量 (5) 3.3.4 安全性 (5) 4 基于DCT变换仿真 (6) 4.1 算法原理 (6) 4.1.1 准备工作 (6) 4.1.2 选取8*8变换块 (7) 4.1.3 边界自适应 (7) 4.1.4 DCT变换与嵌入 (7) 4.1.5 恢复空域 (8) 4.2 嵌入算法扩展 (8) 4.2.1 RGB彩色图像三个矩阵的划分 (8) 4.2.2 八色彩色水印 (8) 4.3 水印的提取 (9) 4.4 仿真程序 (9) 5 结果分析 (14) 结束语 (16) 参考文献 (17)
数字水印技术及其应用综述3上课讲义
数字水印技术及其应 用综述3
数字水印技术及其应用综述 随着Internet 网络的快速发展, 越来越多的多媒体数字产品(包括图像、音频、视频等形式的产品)在网络上发布, 人们可以非常方便快捷地从网络上获取数字多媒体产品, 因此,数字多媒体的信息安全、版权保护和完整性认证问题就成为迫切需要解决的一个重要问题。数水印( digital watermarking)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, 它在篡改鉴定、数据的分级访问、数据跟踪和检测、商业和视频广播、Internet 数字媒体的服务付费、电子商务认证鉴定等方面具有十分广阔的应用前景。自1993 年以来, 该技术己经引起人们的浓厚兴趣, 并日益成为国际上非常活跃的研究领域, 受到国际学术界和企业界的高度关注, 而且数字水印技术是一门新兴的多学科交叉的应用技术, 它涉及了不同学科领域的思想和理论, 如信号处理、信息论、编码理论、密码学、检测理论、随机理论、通信理论、对策论、计算机科学及网络技术、算法设计等技术。因此, 数字水印技术的研究无论是从理论上还是从应用上都具有重要意义。 1 数字水印的特点、分类及其应用 1.1 数字水印的基本特点 数字水印的基本思想是在数字图像、音频和视频等多媒体数字产品中嵌入秘密信息, 以保护数字产品的版权,证明产品的真实性, 跟踪盗版行为或提供产品的附加信息等。数字水印系统通常具有下列几方面的特点: (1)鲁棒性即图像水印抵抗常见图像处理操作的能力, 也就是说含水印图像经历无意修改而保留水印信息的能力。一般说来, 当含水印图像经过一些基本处理(如噪声滤波、平滑、增强、有损压缩, 平移、旋转、缩放和裁剪等)后, 仍可检测出水印。 (2)透明性即不可见性, 水印的存在不应明显干扰载体的图像数据, 数字水印的嵌入不应使得原始数据发生可感知的改变, 也不能使得载体数据在质量上发生可以感觉到的失真。 (3)安全性水印算法抵抗恶意攻击的能力。即它必须能承受一定程度的人为攻击, 而使水印信息不会被删除、破坏或窃取。应该保证非授权用户无法检测或破坏水印。数字水印应该难以被伪造或者加工,并且, 未经授权的个体不得阅读和修改水印, 理想情况是未经授权的客户将不能检测到产品中是否有水印存在。 (4)数据容量水印应该包含相当的数据容量,以满足多样化的需要。 (5)可证明性在实际的应用过程 1.2 数字水印的分类 (1)依据所嵌入的载体不同, 可分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印和网络水印等。
基于DCT变换的信息隐藏(数字水印)嵌入算法的设计.
%------------------------------------------------------------------% % 基于DCT变换的信息隐藏(数字水印嵌入算法的设计% % %-----------------------------------------------------------=------% clear all; close all; clc %-----------------读入"W",并进行WPP处理--------------------- wm0=imread('watermark.bmp'; % wm0=imresize(wm0,[64 64]; [Mm,Nm]=size(wm0 ; %计算水印图象的高度和宽度n=Mm*Nm; subplot(131 imshow(wm0; title('my watermark'; wm=double(wm0; for i=1:Mm for j=1:Nm if wm(i,j==0 wm(i,j=-1; end end end %-----------------------读入"C",并进行CPP处理-------------------------- % cover_image=imread('cameraman.tif'; cover_image=imread('lena.bmp'; [Mc,Nc]=size(cover_image; %计算载体图象的高度和宽度
subplot(132; imshow(cover_image; title('my coverimage'; cover_image=double(cover_image;%读入原始宿主图象,并转换为双精度数组 %------------------分块DCT变换,嵌入水印---------------------------- %设置水印嵌入强度% k=369; k=70; %设置嵌入位置x=3; y=5; %设定图象的分块大小为8*8 blocksize=8; c=Mc/blocksize; d=Nc/blocksize; m=c*d;%计算图象划分的图象块 %判断载体图像尺寸是否适合水印大小if n>m error('^_^ Dear classmates~~~~~~The watermark is too large to be imbeded into the coverimage,hehe~~~'; end %分块DCT变换,嵌入水印for j=1:c for i=1:d dct_block=dct2(cover_image((1+(j-1*8:j*8,(1+(i-1*8:i*8; dct_block(x,y=k*wm(j,i; watermarked_image((1+(j-1*8:j*8,(1+(i-1*8:i*8=idct2(dct_block;
基于变换域的数字水印算法【文献综述】
毕业设计文献综述 电子信息科学与技术 基于变换域的数字水印算法 摘要:数字水印提出的主要目的是为了对数字作品的版权保护。本文介绍了数字水印的背景以及阐述了数字水印技术的基本原理。数字水印主要分为空间域和频域两大类,这里主要分析了目前在频域中比较流行的水印算法。同时,对数字水印发展进行展望。 关键字:数字水印;版权保护;水印算法;频域; 1.背景 随着Internet的迅猛发展,通信技术和计算机网络的普遍运用,使人们可以通过互联网收发信息、上传数字图象、听音乐等等。然而,也正是因为网络的这种便捷性、传播迅速的优点使其很容易被非法拷贝,导致数字产品的版权、完整性、有效性得不到保证,严重损害了创作者的利益。 为了解决上述各类问题,提出了数字水印技术[1]。它是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记,这种标记通常是不可见的,只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。目前,数字水印在音频、视频、图像等的应用迅速得到广泛的研究和发展。 数字水印技术的研究现状主要分为两大类:空间域数字水印和频域数字水印。最初提出的数字水印嵌入方法是在空间域上实现的。1995年,Btuyndoncky等提出了一个基于空域分块的方法,通过改变均值来嵌入水印。1996年,Patchwork等人提出了一种算法(Patchwork算法),该算法随机选取图像的N对像素点,通过增加其中一个点的亮度值而相应降低另一个点的亮度来隐藏信息。1998年,Darmstaedter等人提出了一种新的空域水印算法,该算法是基于图像的8×8块的空间域分解进行的。 频域数字水印按频域法大体分为三类:DFT域、DCT域和DWT域[2-3-4]。 Pun和Ruanaidh利用傅立叶域对全局性的旋转,平移和缩放变换具有不变性的特点,将水印嵌入到傅立叶域来达到对这些攻击的鲁棒性。 1999年,Wu和Hsu等人提出了基于可视化模型的算法,该算法具有很强的鲁棒性。2000年,易开样、黄继武等人还提出了一种DCT域数字水印算法:首先把图像分成8×8的不重叠像素块,经过分块DCT变换后,得到有DCT系数组成的频率块,然后随机选取一些频率块,水印信号嵌入到由密钥控制选择的一些DCT系数中。2004年,王向阳等提出了一种DCT域自适应彩色图像二维数字水印算法,将灰度图像嵌入到原始彩色图像中。其实,很多国内外研究人员提出的其他DCT域
数字水印基本原理
介绍了数字水印技术的基本原理 随着信息技术和计算机网络的飞速发展,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,由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。因此,数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。 虽然数字水印技术近几年得到长足发展,但方向主要集中于静止图像。由于包括时间域掩蔽效应等特性在内的更为精确的人眼视觉模型尚未完全建立,视频水印技术的发展滞后于静止图像水印技术。另一方面,由于针对视频水印的特殊攻击形式的出现,为视频水印提出了一些区别于静止图像水印的独特要求。 本文分析了MPEG-4视频结构的特点,提出了一种基于扩展频谱的视频数字水印改进方案,并给出了应用实例。 1视频数字水印技术简介 1.1数字水印技术介绍 数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中,但不影响原内容的价值和使用,并且不能被人的感知系统觉察或注意到。与传统的加密技术不同,数字水印技术并不能阻止盗
版活动的发生,但可以判别对象是否受到保护,监视被保护数据的传播,鉴别真伪,解决版权纠纷并为法庭提供认证证据。为了给攻击者增加去除水印的难度,目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强,在水印嵌入、提取时采用一种密钥,甚至几种密钥联合使用。水印嵌入和提取的一般方法如图1所示。 1.2视频数字水印设计应考虑的几个方面 ·水印容量:嵌入的水印信息必须足以标识多媒体内容的购买者或所有者。 ·不可察觉性:嵌入在视频数据中的数字水印应该不可见或不可察觉。·鲁棒性?押在不明显降低视频质量的条件下,水印很难除去。 ·盲检测:水印检测时不需要原始视频,因为保存所有的原始视频几乎是不可能的。 ·篡改提示:当多媒体内容发生改变时,通过水印提取算法,能够敏感地检测到原始数据是否被篡改。 1.3视频数字水印方案选择 通过分析现有的数字视频编解码系统,可以将目前MPEG-4视频水印的嵌入与提取方案分为以下几类,如图2所示。
彩色图像数字水印嵌入和提取模型研究
彩色图像数字水印嵌入和提取模型研究 (信阳师范学院计算机与信息技术学院,河南信阳464000) 将DCT和DWT相结合,提出了基于DWT和DCT的彩色图像版权保护数字水印模型。该模型根据离散小波变换中低频子图的人类视觉特性,用自适应方法选择色彩通道,用Logistic混沌加密方法预处理数字水印的图像,在离散小波变换的低频域进行离散余弦变换的去相关性,且用子采样技术调整对应子图间系数的大小相对性,实现数字水印的盲提取。 标签:Logistic混沌加密;水印嵌入;盲提取 在网络技术快速发展的今天,数字信息的版权保护问题,特别是彩色图像版权保护问题是摆在眼前,迫切需要解决的问题,而数字水印技术是解决这类问题的最有效和最具有潜力的技术之一。 数字水印技术主要分为嵌入和提取两部分,后者也是水印技术的一个极其重要的组成部分,因为数字水印技术的关键之处就在于能否正确有效地提取出嵌入到图像中的水印信息,这在证明数字图像的合法所有权方面起着非常重要的作用。近年来,由于需要原始图像的非盲水印提取技术在实际应用中具有很多困难,并且一些学者认为在水印提取中不使用原始图像是解决版权问题的前提,因此,无需原始图像的盲提取技术己成为数字水印研究中的焦点之一,具有更加广阔的应用前景。现在的水印算法主要集中在变换域算法上,最常见的就是基于DCT 的水印算法或者基于DWT的水印算法,而它们两个又分别是JPEG和JPEG-2000图像压缩标准的理论基础。 1 水印嵌入 文献[1]是DCT域的子采样盲水印算法,本文将该文献算法的系数选择加以改进,并加入色彩选择自适应机制,然后应用于离散小波低频域,解决离散小波低频域嵌入水印不可见性差的特点,提出了基于DWT和DCT的彩色图像数字水印嵌入和提取模型。 定义原始图像尺寸为M*N的RGB彩色图像,记为X;水印图像尺寸为K*K 有意义的二值图像(含版权相关信息),记为W。 基于DWT和DCT的彩色图像版权保护数字水印模型表示为: YEmbed(X,W,Key)。 其中,Y表示嵌入水印后重构图像;X表示原始彩色图像;W表示二值水印图像;Key为水印密钥。
数字水印技术:概念、应用及现状
数字水印技术:概念、应用及现状 一、引言 随着信息时代的到来,特别是Internet的普及,信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础,无论采用传统的密钥系统还是公钥系统,其保护方式都是控制文件的存取,即将文件加密成密文,使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高,这种通过不断增加密钥长度来提高系统秘密级别的方法变得越来越不安全。 另一方面,多媒体技术已被广泛应用,需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号,如果对这类数据也采用密码加密方式,则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年,许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线,尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密,并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。 二、认识数字水印 数字水印(Digital Watermark)技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记,这种标记通常是不可见的,只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。 数字水印技术的基本特性: 1. 鲁棒性(robustness):所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后,数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。 2.安全性(security):指隐藏算法有较强的抗攻击能力,即它必须能够承受一定程度的人为攻击,而使隐藏信息不会被破坏。 3.透明性(invisibility):利用人类视觉系统或人类听觉系统属性,经过一系列隐藏处理,使目标数据没有明显的降质现象,而隐藏的数据却无法人为地看见或听见。 ***典型的数字水印系统模型: 图 1为水印信号嵌入模型,其功能是完成将水印信号加入原始数据中;图 2为水印信号检测模型,用以判断某一数据中是否含有指定的水印信号。
数字水印综合实验系统的设计与实现--灰度图像水印的嵌入与提取.
数字水印综合实验系统的设计与实现--灰度图像 水印的嵌入与提取 目录前言11 概述21.1 相关知识21.2 数字水印的定义及分类31.3 数字水印技术的原理及实现的典型算法41.4 水印技术的要求,常受到的攻击71.5 水印的主要应用领域81.6 数字水印技术的国内外研究现状92 相关理论知识112.1 小波变换112.1.1 小波变换的含义112.1.2 提出小波变换的原因112.1.3 小波变换数字水印算法及其优点122.1.4 2维信号的Mallat的算法122.2 视觉系统特性研 究132.2.1 人眼的构造132.2.2 人眼的视觉特性152.3 图像的纹理特征163 水印图像预处理183.1 引言183.2 约瑟夫图像置乱193.3 置乱度与图像质量214 水印的嵌入方案244.1 水印嵌入算 法254.2 水印提取算法265 实验及实验结果275.1 水印的嵌入实 验275.2 水印的提取实验285.3 攻击实验295.3.1 缩放295.3.2 噪声295.3.3 压缩305.3.4 剪切315.4 试验结果分析总结336 软件的详细介绍346.1 功能介绍346.2 登录窗口界面346.3 主要菜 单366.4 运行实例387 结论40参考文献41致谢42数字水印综合实验系统的设计与实现----灰度图像水印的嵌入与提取摘要:随着计算机和网络技术的飞速发展,数字图像、音频和视频产品愈来愈需要1种有效的版权保护方法。数字水印技术便是解决上述问题的关键技术之1。为了让更多 的人熟悉并快速掌握数字水印技术的基本理论和算法设计过程,设计1个数字水印综合实验系统是1个很好的解决方案。本文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,然后介绍如何利用约瑟夫置乱对水印图像进行置乱处理以加强水印的安全性,最后设计了1种水印嵌入与提取方案,并在此基础上设计1个水印图像和宿主图像都采用灰度图像的数字水印实验子系统。该系统主要完成灰度水印嵌入、灰度水印提取及灰度水印鲁棒性检测等实验。关键词:数字水印;图像置乱;离散小波变换;实验 Design and realization of digital watermark synthetic experiment system-----embedding and extracting of gray-scale image watermark Abstract: With the advent of the rapidly development of computer and network technology, many media, such as digital image, audio or video etc, need an effective solution urgently. Digital watermarking is a vital technology to solve foregoing problems. In order to let more people to master this technology rapidly, a perfect solution is to design a digital watermark synthetic experiment system. This thesis first introduce the theory, characteristic and application of digital watermarking, then present how to disorder the gray-scale image watermark using Josephus disorder algorithm for enhancing the security of watermark. At last this thesis brings forward a solution of watermarking embedding and extracting and designs a digital watermark experiment subsystem, in which both watermark image and host image are gray-scale image. This subsystem mainly realizes three experimentations: gray-scale watermark embedding, gray-scale
基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现
摘要 数字水印(Digital Watermarking)技术是我们生活中经常见到的信息隐藏技术。它将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体中,但不影响原载体的使用价值,也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。 空间数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向,另一类是频率数字水印。空间数字水印采用最低有效位(LSB)算法,通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重要的像素来表达水印的信息,以达到嵌入水印的目的。本实验是基于matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。 关键词:信息隐藏技术;空间数字水印; LSB算法;matlab
目录 1 设计任务与目的 (1) 2 MATLAB的简介及应用 (1) 2.1 MATLAB简介 (1) 2.2 MATLAB应用 (1) 3 数字水印技术 (2) 3.1 数字水印技术的发展 (2) 3.2 水印分类 (2) 3.3 数字水印的特点 (3) 3.4 数字水印技术的基本原理 (4) 4 基于LSB的数字水印算法 (5) 4.1 LSB算法原理 (5) 4.2 LSB算法的实现 (6) 4.2.1 水印嵌入算法 (7) 4.2.2 水印提取算法 (9) 5 MATLAB软件仿真 (11) 5.1 仿真结果 (11) 5.1.1 水印嵌入仿真 (11) 5.1.2 水印提取仿真 (12) 5.2 仿真分析 (13) 结论 (14) 参考文献 (15)
基于Matlab的数字水印设计 ——基于空域的水印实现 1 设计任务与目的 (1)通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。 (2)在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。 (3)深入了解利用Matlab设计基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。 (4)提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。 (5)锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。 2 MATLAB的简介及应用 2.1 MATLAB简介 MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 2.2 MATLAB应用 MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作: 1)数值分析 2)数值和符号计算 3)工程与科学绘图
数字水印算法介绍
数字水印算法列举 湖南科技大学计算机科学与工程学院 ①基于LSB 的数字水印方案(空间域、不可逆、不可见和盲检测) 嵌入步骤: (1)先把水印信息转化为二进制比特流I。 (2)根据I的长度生成密钥K,并且严格保存。密钥K是对图像载体像素位置的一个映射。 (3)把I中的每一位依次根据密钥K,置换掉原始载体图像中相应位置的像素最后一位。提取步骤: (1)根据严格保存的密钥K遍历嵌入了水印的图像中的相应像素,提取出最后一位。 (2)将提取出来的每一位重新组合成水印信息。 ②基于差分扩展的数字水印方案(变换域、可逆、不可见和盲检测) 嵌入步骤: (1)将图像M分成像素点对(x,y),将水印信息转化为二进制比特流,比特流的每一位用m 表示。 (2)根据水印信息比特流的长度随机生成信息的嵌入位置k作为密钥信息严格保存。(3)对图像M计算均值l和差值h:?????-=+=y x h y x floor l 2((floor表示向下取整) (4)将水印比特信息m以差值扩展的方法嵌入到差值h中:m h h +?='2(5)将得到的h '代入(3)中,得到新的图像像素对,形成嵌入秘密信息后的图像C。提取步骤: (1)将图像C分成像素点对(x,y),读入密钥信息K。 (2)将图像C依旧按照嵌入步骤中的(3)式计算均值l和差值h。 (3)根据密钥k找到相应位置,提取差值h的最后一位比特信息m,再将差值h进行变换得到1>>='h h 。 (4)将提取到的比特信息m进行组合可以恢复水印信息,将得到的h '代入嵌入步骤的(3)中计算新的图像像素对可以恢复原始图像载体M。 ③基于直方图修改的数字水印算法(空间域、可逆、不可见和盲检测) 嵌入步骤:(1)找到直方图的零点z和峰值点p,将z v p <<的像素值v自加1。 (2)漂移后的直方图v=p处即为嵌入水印的位置,将水印信息转化为二进制流并记为k,按顺序嵌入,即k v v +=';(3)得到的由像素值v '组成的图像就是嵌入秘密信息后的图像。同时p、z以密钥的形式保存。 提取步骤: (1)读取密钥,得到p、z的值。 (2)遍历图像的每个像素,当像素v=p时,提取信息0并保持数据不变;当v=p+1时,提取信息1并将数据减1。 (3)当v
z时,数据保持不变;当p-1 数字水印技术及其应用 引言 随着计算机通信技术的迅速发展,多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能,然而,这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品内容,出于对利益的考虑,数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权(Intellectual Property Rights)的保护问题。密码学的加解密技术是保护数字产品的一种方法,它能够保护数字产品安全传输,并可作为存取控制和征收费用的手段,但它不能保证数字产品解密后的盗版问题,因此,1995年,人们提出了信息伪装技术,其中,数字水印就是近年来比较热门的数字产权保护技术,下面我们主要谈谈数字水印技术的有关问题。 数字水印的定义 综合众多学者的定义和分析已有的数字水印方案,现给出数字水印的定义: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,而且并不影响宿主数据的可用性。作为数字水印技术基本上应当满足下面几个方面的要求:(1)安全性:数字水印的信息应是安全的,难以篡改或伪造,同时,应当有较低的误检测率,当宿主内容发生变法时,数字水印应当发生变化,从而可以检测原始数据的变更;(2)隐蔽性:数字水印应是不可知觉的,而且应不影响被保护数据的正常使用;(3)稳健性:数字水印必须难以被除去,如果只知道部分数字水印信息,那么试图除去或破坏数字水印将导致严重降质或不可用。同时,数字水印在一般信号处理和几何变换中应具有稳健性;(4)水印容量:嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息,或购买者的序列号,这样有利于解决版权纠纷,保护数字产权合法拥有者的利益。 3 数字水印技术的基本原理 数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容中,目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密(包括公开密钥、私有密钥)体系来加强,在水印的嵌入,提取时采用一种密钥,甚至几种密钥的联合使用。水印的嵌入和提取方法如图1、图2所示: 图1 数字水印嵌入过程 数字音频水印技术研究综述X 王向阳1o,杨红颖1 (1辽宁师范大学计算机与信息技术学院,116029,辽宁省大连市;o中国科学院软件研究所信息安全国家重点实验室,100039,北京市) 摘要:对数字音频水印技术的相关概念和现有各类算法进行了较为系统地描述与分析,并对数字音频水印技术的未来发展方向和前景进行了预测,以期进一步推动我国在此前沿领域的研究工作. 关键词:知识产权保护;数字音频水印;透明性;鲁棒性 中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1001_5337(2005)04_0119_06 1前言 伴随着网络技术(特别是Internet技术)与多媒体技术的飞速发展,数字信息的传输与利用日益变得频繁与广泛.鉴于数字信息极易被无限制任意编辑、复制与散布,从而导致数字媒体作品的原创者蒙受巨大经济损失,数字作品的知识产权保护已经成为一个迫切需要解决的关键问题.而传统加密技术只能提供小范围保护,且具有安全性不足和流通性较差等弱点.数字水印(Digital Watermarking)作为一种潜在的解决方案受到了广泛关注,并成为国际学术界研究的一个热点[1].所谓数字水印技术,就是将一种特殊标志信息(伪随机序列或可识别图案文字)嵌入到数字媒体中,用以辨识数据的版权、合法使用者,从而认证或控制数据的使用.数字水印的分类方法多种多样.依据应用范围,通常可以把数字水印技术划分为图像水印技术、视频水印技术和音频水印技术. 近几年,对图像水印技术和视频水印技术(尤其是图像水印技术)的研究很多,而对于数字音频水印技术的研究却鲜有报道[2,3],这是由于:¥与图像和视频相比,音频信号在每个时间间隔内采样的点数要少得多,意味着音频信号中可嵌入的信息量要比可视媒体少得多.|人类听觉系统(HAS)要比人类视觉系统(HVS)灵敏得多,听觉上的不可知觉性实现起来要比视觉上困难得多.§数字音频水印对信号的同步有比较高的要求.然而,随着MP3、MPEG、AC-3等新一代压缩标准的广泛应用,对数字音频作品(例如音乐作品等)的知识产权保护显得越来越重要. 为了推动数字音频水印技术研究领域的发展,本文通过系统整理分析相关研究文献,对数字音频水印技术的相关概念、研究现状、未来研究方向进行了综述. 2数字音频水印技术简介 2.1典型数字音频水印系统模型 一般说来,完整的数字音频水印系统包括三个基本方面:水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或检测.数字音频水印技术实际上是通过对原始数字音频的分析、水印信息的预处理、嵌入位置的选择、嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术环节进行合理优化,寻求满足透明性、安全可靠性、鲁棒性等诸条件(参见2.2节)约束下的准最优化设计问题.而作为数字音频水印信息的重要组成部分)))密钥,则是每个设计方案的一个重要特色所在.往往可以在水印预处理、嵌入位置选择和调制控制等不同环节入手完成密钥的嵌入. 整个数字音频水印系统[4]的基本框架如图1和图2所示. 图1展示了数字音频水印的嵌入过程.该系统的输入是水印信息W、原始数字音频I和一个可选的私有公有密钥K.其中水印信息可以是任何形式 第31卷第4期2005年10月 曲阜师范大学学报 Journal of Qufu Normal University Vol.31No.4 Oct.2005 X收稿日期:2005-10-04 基金项目:辽宁省自然科学基金(20032100)和信息安全国家重点实验室开放基金(03-02)资助. 作者简介:王向阳,男,1965-,硕士,教授;主要研究方向:网络信息安全技术、多媒体信息处理技术. 计算机科学与技术学院信科专业综合实践设计报告 专业:电子信息科学与技术 班级:信科07-4班 设计题目: VC实现数字水印的加入与提取 成员:姚万华 指导教师: 2010年10月14日 课程设计指导教师评阅书 指导教师评语: 成绩:指导教师签字: 年月日 【摘要】: 当前,数字图像技术的主要研究热点之一是数字水印的应用。本文介绍了LSB算法的思想,利用 VC技术对数字图像水印LSB算法进行实现,并总结LSB算法的利弊,提出了可行的改进措施。 关键词:VC;图像处理;数字水印;LSB算法 一、前言 (9) 1.1背景 (10) 1.2数字水印的现状 (11) 2.3数字水印的应用 (12) 二、数字水印技术 (14) 2.1数字水印的起源、概念和基本原理 (14) 2.2数字水印的嵌入和提取 (15) 三、数字水印的典型算法 (16) 3.1最低有效位算法(LSB) (16) 3.2 Patchwork 算法 (16) 3.3纹理块映射编码 (16) 3.4 其他 (17) 四、LSB算法的VC实现 (17) 五、实验体会 (21) 参考书目: (21) 附录1:算法设计说明书 (21) 附录二:主要原程序 (23) 一、前言 1.1背景 随着网络通信的普及,许多传统媒体内容都向数字化转变,并且在电子商务中即将占据巨大的市场份额,如mP3的网上销售,数字影院的大力推行,网上图片、电子书籍销售等等。在无线领域,随着移动网络由第二代到第三代的演变,移动用户将能方便快速的访问因特网上数字媒体内容,基于有线或无线网络的数字媒体内容的影院即将是信息时代新的趋势。但是,数字媒体内容的安全问题恰恰制约着信息化进程,虽然成熟的密码学可以解决安全传递和访问控制,但是一旦解密后,数字媒体内容便可以随意的被拷贝、传播,它给媒体内容制造商造成了巨大的损失;同时,密文信息的传递也容易引起攻击者的注意。因此如何安全的传送信息就成了其中的关键,数字水印技术就成为开启这一难点的钥匙。 数字水印(digital water marking)是实现版权保护的有效办法,已成为多媒体信息安全研究领域的一个热点,也是信息隐藏技术研究领域的重要分支。它通过在原始数据中嵌入秘密信息—水印(water mark)来证实该数据的所有权。被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等。水印通常是不可见的或不可察的,它与原始数据(如图像、音频、视频数据等)紧密结合并隐藏其中,成为源数据不可分离的一部分,并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 数字水印技术除具备信息隐藏技术的一般特点外,还有着其固有的特点和研究方法。例如,从信息安全的保密角度而言,隐藏的信息如果被破坏掉,系统可以视为安全的,因为秘密信息并未泄露;但是,在数字水印系统中,隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失,从而失去了版权保护的功能,这一系统就是失败的。因此数字水印技术必须具有以下特性:安全性(嵌入在宿主数据中的水印是不可删除的,且能够提供完全的版权证据)、鲁棒性(水印对有意或无意的图像操作与失真具有一定的抵抗力)以及不可觉察性(水印对人的感觉器官应是不可觉察的,或者说是透明的)。水印算法识别被嵌入到保护对象中的所有者的有关信息(如注册的用户号码、产品标志或有意义的文字等),并能在需要的时候将其提取出来。水印可以用来判别对象是否受到保护,并能够监视被保护数据的传播、真伪鉴别以及非法拷贝控制等,这实际上是发展数字水印的基本动力。尽管版权保护是发展数字水印最重要的源动力,事实上人们还发现数字水印在真伪鉴别、隐藏通信、 数字水印技术概论 【摘要】本文就数字水印科学保护技术展开探讨,通过原理定义论述、领域背景介绍与应用探讨,明晰了技术核心应用价值。对促进数字水印技术的继续深化拓展,发挥对电子信息相关数据产品的可靠安全保护职能,有积极有效的促进作用。 【关键词】数字水印;应用;保护 0.前言 信息时代,各类信息化数字技术扩充发展,针对丰富数字信息的安全保护需求也日益扩充。基于数字文档可方便快捷的复制、篡改与盗取,因而令其产权保护面临一定困难。同时数字图像具有一定适应性特征,可供用户任意设计更新并为己所用。为此应科学探究一种良好的数据可靠加密保护技术,进而有效应对不良信息篡改、窃取、盗用问题。本文基于这一目标引入水印数字技术探讨,该技术通过印记图形加密有效保护版权信息,形成印记图形同原始保持一致,基于一定标准形成水印图像,进而探究非法复制信息、相关违规产品的不良流通应用。该技术核心特征在于潜入模式,是通过视觉设想推理阐释实效的科学方式。 1.数字水印技术概述 1.1数字水印技术原理内涵 数字水印技术是一类进行数据产品安全保护、信息内容科学检测,通过嵌入模式将相关序列代码或用户定义标识引入信息中,并可基于相关算法进行水印提取,进而实施保护信息版权检验的科学技术方式。可有效维护产权人享有的产品版权利益,杜绝非法盗版问题。数字水印技术所保护的对象可以是媒体,数据文档、工具软件、视频音频资料、信息图像等丰富内容,包括生成水印、相关嵌入过程、综合信息测试与提取水印等实践环节。 数字水印核心原理在于通过针对宿主进行标识信息嵌入形成水印,令其具备无法感知的良好属性,进而确保信息数据安全性。同时需要遵循相应感知规则,令水印信息具有充分冗余性,即可通过分段数据实现恢复。 1.2数字水印具体类别 数字水印基于出发点各异性,令其种类划分各不相同,并体现了一定的联系渗透属性。依据水印特征,可将其划分成健壮与脆弱水印。前者可服务于数字作品资源中进行著作权相应表述,通过水印嵌入可满足综合编辑实践需求。后者则可实现数据完整统一保护,基于对更新信号的敏锐反映性,可依据其水印状况进行数据信息安全程度分析判别。依据水印媒体,可将其分为图像、视频、音频水印、文本与网格水印形式。而基于检测流程,数字水印则包括明文与盲水印等。前者检测进程要利用原始信息,后者则应利用密钥。 基于水印不同内容,可将数字水印定义为有意义以及无意义形式。前者即水印自身同时代表数字图像或音频数据编码,而后者则仅仅代表序列号。 1.3数字水印技术服务应用领域 数字水印技术基于优质属性、科学原理,在数字化、信息化社会建设与市场经济发展中体现了较大的应用潜能,可在电子商务领域、多媒体技术服务、广播媒介中发挥综合优势。数字水印技术具备良好的版权保护功能,基于来源信息与版权内容嵌入,有效预防不良侵权行为,体现良好安全的版权保护能效,当然其实践应用对数字水印提出了显著的鲁棒性要求。同时,数字水印技术科有效实现数字水印技术及其应用(精)
数字音频水印技术研究综述
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