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1、武汉理工大学信息处理课群综合训练与设计课程设计 课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 数字水印算法设计 初始条件： MATLAB软件平台、版权图像、水印图像要求完成的主要任务:1. 设计任务学习掌握一种数字水印算法，选择两幅图像分别作为版权图像和水印图像，采用水印嵌入算法成生含水印图像。采用水印提取算法，提取出嵌入水印。并对水印算法的鲁棒性进行测试。2. 设计要求 掌握一种数字水印的嵌入与提取算法原理。 编写出水印嵌入算法的matlab程序，并给出水印嵌入前后的版权图像，并对嵌入效果进行分析说明。 编写出水印提取算法matlab程序，并给出水印原
2、图和提取出的水印图像，并对水印的提取效果进行分析说明。 进行水印的抗攻击实验，噪声攻击，剪切攻击，缩放攻击，压缩攻击等。测定提取前后水印的峰值信噪比（PSNR）和相关性（NC）时间安排： 第18-19周。指导教师签名： 年 月 日系主任签名： 年 月 日目 录摘 要1Abstract21数字水印概念31.1数字水印分类31.2数字水印作用41.3数字水印研究现状及未来52数字水印算法62.1数字水印基本原理62.2数字水印通用模型72.3典型数字水印算法82.3.1基于空域的数字水印算法82.3.2基于频域的数字水印算法92.3.3基于压缩域的数字水印算法102.3.4NEC算法102.3.5
3、生理模型算法102.4离散余弦变换（DCT）算法112.4.1DCT变换公式112.4.2二维DCT的性质122.5离散余弦变换的水印嵌入132.6离散余弦变换的水印提取143数字水印算法的MATLAB编程153.1数字水印的嵌入153.2数字水印的提取174数字水印的抗攻击实验194.1噪声攻击204.2滤波攻击214.3压缩攻击224.4剪切攻击224.5旋转攻击234.6探究嵌入因子对实验的影响255小结与体会26参考文献27附录28摘 要现今数字时代的到来，多媒体数字世界丰富多彩，数字产品几乎影响到每一个人的日常生活。所谓“数字水印”是往多媒体数据中添加的某些数字信息，比如将在数码相片
4、中添加摄制者的信息，在数字影碟中添加电影公司的信息等等。与普通水印的特性类似，数字水印在多媒体数据中（如数码相片）也几乎是不可见的，也很难被破坏掉。因此数字水印在今天的计算机和互联网时代大有可为。数字水印技术基本上具有下面几个方面的特点：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，当原内容发生变化时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；当然数字水印同样对重复添加有很强的抵抗性。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；不会降质；鲁棒性：是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持部分完整性并能被准确鉴别。可能
5、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。主要用于版权保护的数字水印易损水印（Fragile Watermarking），主要用于完整性保护，这种水印同样是在内容数据中嵌入不可见的信息。当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。水印容量：是指载体在不发生形变的前提下可嵌入的水印信息量。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。尤其是隐蔽通信领域的特殊性，对水印的容量需求很大。关键词：数字水印、鲁棒性、MA
6、TLABAbstractDigital watermark (Digital Watermarking) technology is to some identifying information (Digital Watermarking) is directly embedded into the Digital carrier (including multimedia, documentation, software, but does not affect the use value of the original carrier, also not easy to sensory
7、systems (such as visual or auditory system) perceive or notice. Through these information hidden in the carrier, can be sent to confirm content creators, buyers, hidden information or whether the carrier have been tampered with. Digital Watermarking is an important research direction of information
8、hiding technology.As digital watermarking technique basically has the following several aspects: the characteristics of security, digital watermarking information should be safe, difficult to tampering or forgery, at the same time, should have a lower error detection rate, when the original content
9、changes, digital watermarking should be changed, which can detect the change in the original data; Digital watermarking to repeating the same, of course, add strong resistance. Concealment: digital watermarking should be perception, and should not affect the normal use of protected data; Not lower q
10、uality; Robustness: refers to the experience of unintentional or intentional after signal processing, digital watermarking can remain part of the integrity and can be correctly identified. Most is mainly used for copyright protection of digital Watermarking, mainly used for integrity protection, the
11、 same watermark is embedded in content data information is not visible. When the content changes, the watermark information will happen corresponding change, in order to identify whether the raw data has been tampered with. Watermark capacity: refers to the carrier under the premise of not happen de
12、formation can embed watermark information. Embedded watermark information must be adequately represent multimedia content creator or the owner of the mark information, or the serial number of the buyer, this is beneficial to solve the copyright disputes, to protect the interests of digital property
13、rights legal owner. The particularity of covert communication field, in particular, the watermark capacity is a big demand.Keywords: digital watermark, robustness, MATLAB数字水印算法设计1 数字水印概念数字水印（Digital Watermarking）技术是将一些标识信息(即水印)直接嵌入数字载体当中(包括多媒体、文档、软件等)或是间接表示(修改特定区域的结构)，且不影响原载体的使用价值，也不容易被探知和再次修改，但可以被生
14、产方识别和辨认。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。 数字水印是实现版权保护的有效办法，是信息隐藏技术研究领域的重要分支。1.1 数字水印分类(1) 按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和易损数字水印两类。鲁棒数字水印主要用于在数字作品中标识著作权信息，利用这种水印技术在多媒体内容的数据中嵌入标示信息。在发生版权纠纷时，标示信息用于保护数据的版权所有者。用于版权保护的数字水印要求有很强的鲁棒性和安全性。易损水印，与鲁棒水印的要求相反，易损数字水印主要用于完整性保护，这种水印同样是在内容数据中嵌入不可见的信息。当内容发生改变
15、时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。易损水印必须对信号的改动很敏感，人们根据易损水印的状态就可以判断数据是否被篡改过。(2) 按水印所附载的媒体划分可分为文本水印、图像水印、音频水印、视频水印及软件水印等。图像水印将水印信息嵌入到图像中，发生所有权争议时，通过提取、检测嵌入信息来证实所有权。图像水印利用人类视觉系统的特点，应用最为广泛。根据水印嵌入方式不同，图像水印算法主要分为时(空)域方法和变换域方法两类。1.2 数字水印作用最早提出数字水印的概念与方法是为了进行多媒体数据的版权保护。随着计算机和互联网的发展，越来越多的艺术作品、发明或创意都开始以多媒体数据的形式表达，比如用数码相机摄影，用数字影院看电影，用MP3播放器听音乐，用计算机画画等等。所有活动所涉及的多媒体数据都蕴含了大量价值不菲的信息。与作者创作这些多媒体数据所花费的艰辛
