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1、摘 要 I论文题目：基于 DCT 域的图像数字水印技术研究 论文题目：基于 DCT 域的图像数字水印技术研究 专 业：计算机应用技术 专 业：计算机应用技术 研 究 生：王秀丽 研 究 生：王秀丽 指导教师：邱联奎 副教授 指导教师：邱联奎 副教授 摘 要 摘 要 随着数字技术和因特网的发展，数字媒体可以低成本、高速度地被复制和传播，这样既为创造者和使用者提供了很大的便利，又给数字媒体的版权保护工作带来了挑战。如何针对数字媒体的特点为其提供技术上的保护一直是研究的热门课题，其中之一就是数字水印技术。目前数字水印技术还是一个不成熟的领域，其中有许多问题亟待解决，如对水印系统的加密研究还不够充分；
2、水印系统的鲁棒性还不是很强等。现有的几种方案都还不够完善，还缺乏有关数字水印的理论。 本论文从工程实际的角度，探讨数字水印的技术及应用，重点研究DCT域的数字图像水印技术，针对目前比较典型的DCT域数字水印进行了分析和总结，在前人的工作基础上，结合Arnold变换和Logistic混沌置乱，提出一种水印双重加密算法，加强了水印信息的安全性。在水印的嵌入阶段提出了一种新的基于DCT域的图像自适应盲水印算法，来实现双重加密后的二值水印的嵌入。可以显著提高水印的保密性，使得水印图像具有较强的鲁棒性。 最后对该算法进行了大量的仿真实验，如图像剪切、JPEG压缩、高斯噪声、中值滤波和锐化等；并给出实验结
3、果，实验结果证明该算法下的水印是不可见的，并且对于常见图像处理具有很好的鲁棒性。本算法能适应有意义的灰度图像的嵌入，有效地解决了水印系统的安全性和鲁棒性问题。 关 键 词：关 键 词：数字水印，Arnold置乱，Logistic映射，加密，DCT变换，鲁棒性 论文类型：论文类型：应用研究 ABSTRACT IISubject: Digital Image Watermark Technology Research based on DCT Domain Specialty: The Technology of Computer Application Name: WANG Xiu-li Sup
4、ervisor: QIU Lian-kui Associate Professor ABSTRACT With the rapid development of digital technology and Internet, digital media can be copied and spread with low-cost and high-speed, which made it convenient for both authors and users, and challenged the protection of media copyright as well. One of
5、 the hottest topics is that how to provide technical protection to digital media according to their characteristics. The digital watermark technology is one of the methods. Digital watermarking technology is an immature field, there are many issues that must be resolved, such as the encryption is no
6、t enough and the robustness is not strong for Watermark system. Several existing programs is still not perfect, the digital watermarking theory is still lack. This paper discussed digital watermarking technology and its application from the viewpoint of practical engineering, and focused on DCT doma
7、in digital image watermarking technology. In this paper, the current typical DCT domain of digital watermarking were analyzed and summarized. Based on the previous work, a dual encryption algorithm was proposed by combination of Arnold transformation and logistic chaotic scrambling, thus strengthene
8、d the security of watermark information. In the stage of watermarking embed, a new image-adaptive watermarking algorithm in DCT domain was proposed, and binary watermarking was embedded, which can improve the secrecy and robustness of watermarking remarkably. In order to test the robustness and the
9、imperceptibility of the algorithm, a large number of simulation experiments have been done. For example, image cropping, JEPG compression; Gaussian noise, median filtering and cutting, and the experimental results were given. The results indicate that the watermark generated with this algorithm is b
10、oth invisible and robust against the common signal processing attacks. And the algorithms can adapt to various forms of meaningful grayscale images embedding. The security and robustness of Watermarking system were solved effectively. ABSTRACT IIIKEY WORDS: Digital Watermarking, Arnold translation,
11、Logistic mapping, Encryption, DCT, Robustness Dissertation Type: Application Research 第 1 章 绪论 1第1章 绪论 第1章 绪论 1.1 课题的研究背景和意义课题的研究背景和意义近年来随着数字技术和因特网的发展，数字媒体已经在科研、工程、教育和娱乐等各个方面得到了广泛应用，并且在人们的生产与生活中扮演着越来越重要的角色。利用数字媒体技术可以得到更多的复制品，但同时也容易被盗版者传播或复制，因而会给数字媒体的版权保护工作带来严重的影响。如果数字产品的版权问题得不到有效的保护，这将会给创作者和水印的所有者造成
12、巨大的经济损失，同时也将会对削弱数字工作者的创作积极性，因而信息产业的发展将受到很大的阻碍。原有的版权保护和信息安全手段主要是基于传统的密码学，它的原理是将文件加密成密文，使文件在传输的过程中不会被非法者拦截、破译或者复制，从而达到保护的目的。密文能够保护数字信息传输的安全性，但在解密后并不能保证数字信息出现的盗版问题；也不能保证是否修改过原始信息；加密后的文件变得不可辨认，因而在一定的场合应用中会有一定的局限，具体表现在以下两个大方面： 1信息的安全性：随着计算机密钥技术的发展，仅仅依靠增加密钥长度来提高保密性并不太可靠。最为重要的是传输中的文件一旦被非法拦截者破译掉，那么现有的技术就显得无
13、能为力了。 2.信息的流通性：人们在网上发布的作品只有一小部分需要保密，然而大多数的文件都是以交流或传播为目的，因此如果为了版权保护的目的将这些作品全部转换成密文的话，网络的利用效率将会受严重的影响。 针对上述这两个问题，数字水印技术在需要保密的文件的安全性和流通性方面提供了一个潜在的解决方案1，2。数字水印(Digital Watermarking)技术，就是将水印信息通过某些特定的方法，嵌到原始图像中。水印信息的加入不要破坏或影响原来图像的结构特征和使用价值，而且水印信息的加入要求含有水印的信息即使在一定程度上被改变，我们也能够把水印被提取或者检测出来。数字水印技术的研究是以密码学、计算机
14、科学、信号处理、通信理论和算法设计等领域为基础的最新进展，因此也避免不了这些领域内的一些固有的缺点。目前数字水印领域研究的热点是如何设计出具有较高安全性和较强鲁棒性的数字水印以及怎样有效防止水印被攻击，现有的几种方案都还不够完善，还缺乏有关数字水印的理论。可以说，迄今为止，国内外学者对数字水印技术的研究还不是很成熟，从理论到河南科技大学硕士学位论文 2应用都还处于初级阶段，还有许多问题需要解决。数字水印技术是目前学术界研究的一个热门方向，其在多学科交叉位置上是一个非常有生命力的研究课题。 本文针对上述问题，提出了一个水印双重加密的算法来保证水印信息的安全性，在水印信息的嵌入阶段提出了一种新的基
15、于 DCT 域的图像自适应盲水印算法，在这两个算法首先在保证水印安全性的同时也提高了水印系统的鲁棒性。 1.2 国内外研究现状 国内外研究现状 数字水印技术最初在版权保护上有非常重要的意义，从上个世纪90年代数字水印被提出以来就得到了很大的发展。水印技术属于交叉学科，因而引起各个领域的专家和学者的广泛关注，近年来，国内外各大研究机构及企业对数字水印的研究也非常高涨。尽管国内外数字水印技术的研究者正在努力建立一个相对完备理论基础，但就目前的研究状况而言，仍有许多问题亟待解决。 20世纪90年代数字水印技术正式被提出。从1994年起，学术界就开始陆续发表许多关于水印技术方面的文章，一些著名的国际会议和几个国际权威期刊也相继出版了有关数字水印技术的专题内容研究。 从九十年代初期开始，数据隐藏和数字水印的研究成果在各类学术刊物上发表，数字水印技术领域在近来的热点问题就是对图像多媒体信息进行安全保护，其实数字水印的基本应用领域是基于版权保护、图像认证和不可见通信等。它还在电子商务、分发或共享数字多媒体的内容等方面有着
