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1、论文独创性声明论文独创性声明 本人所呈交的论文，是指导教师的指导下，独立进行研究和开发工 作所取得的成果。除文中已特别加以注明引用的内容外，论文中不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的工作做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并致谢。本人完全 意识到本声明的法律结果由本人承担。 特此声明。 论文作者（签名）： 20 年 月 日 1 摘 要 随着计算机网络的迅速发展，包括数字图像在内的数字媒体得到了广泛的应用， 数字媒体的数据逐渐成为人们获取信息的重要来源，但随之而来出现了一系列如随 意复制、编辑、非法传播数字图像的信息安全问题，数字媒体的版权保护问题变的
2、日益突出，数字图像水印技术由此应用而生，已成为信息安全领域的一个研究热点。 本文比较系统地研究了数字水印技术在静止图像中的应用问题。首先介绍了数 字水印技术的发展背景，然后对数字水印的原理、特点、分类、典型算法、应用领 域以及评价标准等等进行了简要的分析。其次，本文主要是针对目前现有数字图像 水印算法实现过程比较复杂，其中重点讨论关于 DCT 的数字图像水印技术的嵌入， 提取和水印的攻击测试等。最后对数字图像水印的特征进行分析总结。最终通过 Matlab 这一工具来实现其具体的过程。通过实验对比分析得到该种算法具有一定的 可行性以及较好的鲁棒性。 关键词：数字图像水印，信息安全，DCT 算法，
3、Matlab. 2 Abstract With the rapid development of computer network, digital media, including digital image has been widely used, digital media data gradually become an important source of obtaining information, but theres a series of such as free to copy, edit, illegal dissemination of digital image
4、information security, copyright protection of digital media has become increasingly outstanding, digital image watermarking technology and the application, has become a research hotspot in the field of information security. This paper systematically studies the problems of the application of digital
5、 watermarking in still images. It first introduces the development background of digital watermarking, then the principle, characteristics, classification, application of digital watermarking field of typical algorithms, as well as the evaluation criteria and so on were analyzed briefly.Secondly, th
6、is paper is mainly aimed at the existing digital image watermarking algorithm is a complicated process, which focused on the digital image watermarking technology about DCT embedding, extraction, as well as the watermark attack test etc Finally on the digital image watermarking characteristics were
7、analyzed and summarized. Finally through the tool of Matlab to realize the specific process. Through comparative analysis of the experiment of the algorithm is feasible,and better robustness. Key words: Digital image watermarking, Information security, DCT algorithm, Matlab. I 目 录 1 1 绪绪论论.1 1 2 2 数
8、数字字图图像像水水印印技技术术3 3 2.1 数字图像水印技术的历史及国内外发展现状.3 2.2 数字图像水印的分类和基本特征.6 2.3 数字图像水印的一般模型.7 2.4 数字图像水印的常见算法.8 2.5 数字图像水印技术的应用.11 3 3 M MA AT TL LA AB B 简简介介1414 3.1 MATLAB 简介14 3.2 MATLAB 在数字图像水印中的应用.14 3.2.1 数字图像水印技术15 3.2.2 图像分析处理15 3.3 在数字图像水印实现中主要函数16 3.3.1 图像显示,读取和输出.16 3.3.2 变换频函数.16 3.3.3 攻击函数.16 3.3
9、.4 比较两图像相似度函数.17 4 4 数数字字图图像像水水印印攻攻击击分分析析和和评评价价标标准准.1818 4.1 影响性能的因素.18 4.2 数字图像水印的常见攻击18 II 5 5 数数字字图图像像水水印印的的设设计计2121 5.1 离散余弦叶变换.21 5.2 离散余弦变换水印嵌入算法及其框图23 5.3 离散余弦变换水印提取算法及其框图25 5.4 水印的攻击测试程序与结果.28 5.4.1 不同噪声攻击测试28 5.4.2 JPEG 压缩攻击测试30 5.4.3 高斯低通滤波攻击31 5.4.4 其他攻击测试.31 5.5 实验结果分析.33 致致 谢谢3838 参参考考文
10、文献献.3939 附附 录录4040 1 1 绪论 随着 Internet 的普及，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。在此情况下，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、政府机要等信息，则会遭到 恶意攻击和篡改伪造等
11、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，因此有关信息的安全 保护问题也越来越备受我们的关注。如何有效地防止数据的非法复制以及鉴别数字 媒体的知识产权，成为亟待解决的问题。Caronni 在 1993 年提出了数字水印，并将 其应用于数字图像。数字水印技术提出虽然时间不长，但是由于其在信息安全和经 济上的重要地位，发展状况较为迅速，世界各国的科研机构、大学和商业集团都积 极参与或投资支持此方面的研究。后来将数字水印的概念扩展到电视图像等相关领 域，数字水印技术因此成为一种版权保护的重要手段，得到了广泛的研究和应用1。 数字图像水
12、印技术是将一些标识信息(即数字图像水印)直接嵌入数字载体当中， 例如包括多媒体、文档、软件等，但不影响原载体的使用价值以及外在的特性，也 不容易被人的知觉系统，如视觉或者听觉系统觉察到。我们可以通过这些隐藏在载 体中的信息，可以确认内容真正创建者、购买者、传送隐秘信息以及判断载体是否 被篡改等相关问题。数字图像水印是信息隐藏技术的重要研究方向之一。从信号处 理的角度看，既是在载体图像中嵌入数字水印，可以看着为在强背景(即原始公开图 2 像)下叠加一个视觉上看不到的微弱信号(即水印图像)，由于人的视觉系统(Human Visual System，HVS)1分辨率受到一定的限制，只要保证叠加信号的
13、幅度小于 HVS 的对比度门限，HVS 就感觉不到信号的存在，因此，通过对载体对象作一定的调整 变换，就有可能在不引起人感知的情况下嵌入一些信息。 本论文中首先介绍了有关数字图像水印的发展背景以及其应用，其次介绍了实 现数字图像水印技术的工具 Matlab，最后就是针对数字图像水印的设计，以及进行 一定的对比分析。 在本设计中主要研究的是使用 Matlab 工具来实现数字图像水印的研究，主要包 括数字图像水印的嵌入，提取，以及数字图像水印的攻击测试。具体来说，就是在 在原始图像上通过一定的处理，在其中加入一个视觉上看不到的图像水印来实现知 识产权的保护以及确认信息的是否合法，对不合法攻击的防护
14、能力等。 3 2 数字图像水印技术 2.1 数字图像水印技术的历史及国内外发展现状 一般认为，数字水印起源于古老的水印技术。这里提到的“水印”技术是指传 统水印，即印在传统载体上的水印，如纸币上的水印、邮票股票上的水印等，将它 们对着光照我们可以看到其中隐藏的图像。这些传统的“水印”用来证明其内容的 合法性。大约 700 年前，纸水印便在意大利的 Fabriano 镇出现，这些纸水印是通过 在纸模中加细线模板制造出来的。纸在存在细线的区域会略微薄一些，这样也会更 透明一些。到了 18 世纪，在欧洲和美国制造的产品中，纸水印已经变得相当的实用 了。水印被用作商标，记录纸张的生产日期，显示原始纸片
15、的尺寸。大约也是这个 时期，水印开始用于钱和其它文件的防伪措施。纸水印的存在既不影响美感，也不 影响纸张的使用。中国是世界上最早发明造纸术的国家，也是最早使用纸币的国家。 宋真宗在位时（公元 9981021 年） ，四川民间发明了“交子” 。交子正面都有票人 的印记，有密码画押，票面金额在使用时填写，可以兑换，也可以流通。可以说交 子上的印文既包含水印技术也包含消隐技术。 数字水印技术自 1993 年被提出以来，由于其在信息安全和经济上的重要地位， 发展较为迅速，世界各国的科研机构、大学和商业集团都积极的参与或投资支持此 方面的研究。如美国财政部、美国版权工作组、美国洛斯阿莫斯国家实验室、美国
16、 海陆空研究实验室、欧洲电信联盟、德国国家信息技术研究中心、日本 NTT 信息与 通信系统研究中心、麻省理工学院、南加利福尼亚大学、剑桥大学、瑞士洛桑联邦 工学院、微软公司、朗讯贝尔实验室等都在进行这方面的研究工作。IBM 公司、日 立公司、NEC 公司、Pioneer 电子公司和 Sony 公司等五家公司还宣布联合研究基于 4 信息隐藏的电子水印。 国际学术界陆续发表了许多关于数字水印技术方面的文章，几个有影响的国际 会议（例如 IEEE，SPIE 等）及一些国际权威学术期刊（例如 Signal Processing 等） 相继出版了有关数字水印技术的专题。1996 年 5 月，国际第一届信息隐藏学术讨论 会(International Information Hiding Workshop, IHW)在英国剑桥牛顿研究所召开，至 今该研讨会已举办了五届。在 1999 年第三届信息隐藏国际学术研讨会上，数字水印 成为主旋律，全部 33 篇文章中有 18 篇是关于数字水印的研究。1998 年的国际图像 处理大会（ICIP）上，还开辟了两个关于数字水印的专题讨
