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1、皖 西 学 院本科毕业论文（设计） 论 文 题 目基于DWT域的数字水印技术研究姓名（学号）周 歡(68)系 别信息工程学院专 业通信工程导 师 姓 名王祥青（讲师）二 一 三 年 五 月基于DWT域的数字水印技术研究 作者 周 欢指导教师 王祥青摘要：近年来，计算机互联网技术的发展的很快，多媒体信息的交流也很广泛，然而因数字作品所引起的版权纷争给人带来无尽烦恼，而数字水印技术则能保护这些数字作品，有效的避免版权纷争。数字水印技术，其实质是对图像的一种信息处理技术，实现对原始图像中信息的隐藏，从而有效的解决了现实中的版权纷争。 本文首先介绍了数字水印技术的时代背景、国内外研究的情况、用途、基本
2、特征以及典型的算法。主要介绍了基于dwt域的数字图像水印技术的概念及小波变换的基本原理，同时介绍了离散小波变换的应用。通过一张静态灰度图像作为宿主图像，进行dwt域的水印信息的嵌入和提取。用宿主图像和嵌入水印后的图像进行比较、原始水印和提取的水印图像进行比较，进而分析 DWT域的数字图像水印技术的优缺点，并通过一系列图像攻击实验，来检测这种水印技术的鲁棒性和不可见性。关键词：数字水印；离散小波变换；水印嵌入及提取；鲁棒性；DWT-based digital watermarking technology researchAbstract: In recent years, computer I
3、nternet technology is quickly, multimedia information exchange is very broad however, due to digital works copyright disputes arising bring endless troubles, and digital watermarking technology is able to protect these digital works, effectively avoid copyright disputes. Digital watermarking technol
4、ogy, its essence is a kind of image information processing technology to realize the hidden information in the original image, which effectively solved the reality of copyright disputes. The paper first introduces the background of digital watermarking technology, domestic and foreign research situa
5、tion, purpose, basic characteristics and typical algorithms. Mainly introduced based on dwt digital watermarking technology domain concepts and basic principles of the wavelet transform, and describes the application of discrete wavelet transform. Gray images by a still image as a host for dwt domai
6、n watermark information embedding and extraction. With a host image and watermarked images were compared, the original watermark and the extracted watermark images were compared, and then analyzes DWT domain advantages and through a series of images attack experiment to detect this watermarking tech
7、nology robustness and invisibility. Key Words: Digital Watermarking；Discrete Wavelet transform；Watermark embedding and extraction；Robust目录引言11 概述21.1课题研究的背景21.2 数字水印的研究现状21.3数字水印技术原理和基本模型32数字水印技术52.1 数字水印基本概念和特性52.2 数字水印的应用领域52.3 数字水印的分类72.4 数字水印面临的攻击83小波理论分析93.1小波分析理论基础93.2 小波理论在数字水印中的应用113.2.1 基于小
8、波域嵌入水印的优点123.2.2 小波域水印算法123.3实验工具：可实现数字水印技术的高效实用工具Matlab144.数字图像水印算法144.1 水印的嵌入144.2 水印的提取和检测164.3 实验结果及分析16结 论19致 谢20参 考 文 献21附 录 A22引言我们知道，计算机互联网技术发展的很迅速，多媒体信息技术应用也十分的广泛，其主要用于学术以及商业。但一些信息传输的安全性没有得到保证，以及数字产品的版权保护问题也随之发生。于是解决数字产品版权的信息安全问题成了当下的一个热点，近年来提出了加入安全秘钥、数字标签、以及嵌入数字水印等技术手段。这标志着一门综合的学科正式诞生，即信息隐
9、藏学。在互联网技术、医学、光纤通信技术以及密码学等领域应用空间十分广泛。数字水印技术（Digital Watermarking）是信息隐藏技术研究领域的一个重要的分支，实质是通过在数字产品中嵌入我们肉眼不可感知的水印信息，用来确保数字产品的中所检验数字内容的原创性，因而成为当今数字媒体版权保护研究的一个热点。数字水印技术发展至今天，之前的大部分数字水印算法都是属于个人所有的，原始图像是必须要参与水印的检测和提取，因此水印算法的鲁棒性也受到了很大限制。近年来，关于数字水印的刊物大量发表，并且很多新颖的有关数字水印嵌入、检测与提取的算法研发出来。在数字水印作品解码与检测的时候，即使有了宿主图像的参
10、与也不能完全的对数字水印作品进行保护，有许多已经发表的期刊以及论文都证明了这一点，现在数字水印技术方案还没有真正的进入实用阶段。现在数字水印研究主要目的就是把数据的信息来源或者证明版权所有者的信息嵌入到宿主图片中，这样可以有效的防止其它人员对该水印作品进行盗窃。此种应用对鲁棒性的要求也非常高，而且对水印的清晰度、歧义程度要求都非常高。数字水印系统的目的是为了版权保护，它必须可以作为法庭上证明其版权的证据，不过到目前为止所提出的数字水印并不能确保百分之百的对数字作品的版权进行有效的保护，所以数字水印系统离真正的实用阶段还有一定的距离。本篇论文的结构是首先介绍了数字水印技术的一些知识，包括数字水印
11、的一些概念、基本性质以及特点等。然后介绍了一些离散小波变换的定义理论，最后主要介绍了基于DWT域的数字水印研究方面的知识，最终通过仿真的实验可以得到结论。这篇论文提出的数字水印方案具有比较好的不可见性和鲁棒性，可以有对版权和知识作品进行保护。1 概述1.1课题研究的背景如今，多媒体技术以及互联网技术发展迅速、应用广泛，也使一些数据的交换和传输变成了一个十分便捷的过程，方便了人们的生活。人们可以借助于计算机、打印机等先进的电子设备迅速地将信息传遍全球的每个角落。与此同时，负面影响也随之而来。例如，数字文件以及网络自身的特性，使一些有恶意的团体或者个人可能在没有得到原创作者的许可下，对作品的内容进
12、行篡改、拷贝，严重侵害了作者合法权益。现代盗版技术很简单，只需轻轻点击鼠标几下就可以获取巨大利润，其中还有一些司法诉讼、政府机要等信息也会遭到恶意攻击和篡改伪造，给人们的生活工作带来很大的困扰。数字化技术本身的可传播和可简单的复制特性给盗版者、复制者留下了侵权的空间，极大地阻碍了信息产业的可持续发展。如今，数字媒体的信息传输安全、知识产权保护和数字产品认证等问题变得十分突出，并且成为数字水印技术中的一个非常紧迫的课题。传统的信息加密技术只能保证数字作品发送者与接收者之间信息传输安全，而不能保证信息的不泄露，更不能防止接收者向他人进行非法传播。所以，数字产品加密技术不能较好地保证数字产品的合法版
13、权。数字水印技术的研究可以有效地解决这类问题，因而，其发展的十分迅速。数字水印技术，就是把代表原创作者身份的基本信息以及用户指定的序列码等信息，通过一些方法嵌入到数字作品中去，当作品版权纠纷问题发生时候，作者可以通过一定的算法提取出次作品中的数字水印信息，从而解决作品版权的归属问题，可以很好地保护作品著作权人的合法利益，避免非法盗版的侵害。可嵌入信息的作品可以是任何一种数字媒体，如图像、软件、视频或电子文档等。数字水印，简而言之就是嵌在数字产品中的水印信号，水印的存在不能破坏原始图像的欣赏价值和使用价值。因而，数字水印技术的诞生弥补加密技术的一些不足，它不仅防止别人非法读取数字水印的信息，而且
14、在非法用户读取信息后对其进行定位和跟踪。在互联网信息技术发展迅速的今天，数字水印技术的研究，其意义十分重大。1.2 数字水印的研究现状数字水印技术的地位十分重要，特别是信息安全方面尤为突出。由公开发表的期刊资料来看，国际上刚刚开始研究数字水印的时候，一些于大公司便已经开始关注，与此同时，这些公司得到了欧美军方及财政部的大力支持，从而导致这项技术研究的发展速度很快。1996年以来，IEEE图像处理、科学等许多国际重要期刊都相继发表或刊登数字水印的相关资料。在1997年6月，“国际第一届信息隐藏学术研讨会”在英国剑桥牛顿研究院举行，到今天为止该研讨会已举办了六次。其中，1998年的“第三届信息隐藏
15、国际学术研讨会”上，数字水印技术成为了主题，大部分的参会人员都发表了自己的看法和作品，最终的33篇文章中有18篇是关于数字水印研究的介绍。国外数字水印技术研究的高潮之际，国内专家和知名学者也开始了这一课题的研究，业内的许多专家、学着也都积极加入到数字水印议题的研究中来，他们专注认真的、综合多方面知识对该技术进行深入的分析，并且取得了许多高水平的研究成果。同时，国家自然科学基金等都对数字水印技术的研究有大量的项目资金支持，1998年11月，我国信息安全领域的著名专家何德全院士，蔡吉人院士共同发起并召开了“中国第一届信息安全隐藏学术研讨会”，最终取得很好的成绩。我国数字水印领域的研究与世界水平并驾齐驱，而且有自己独特的研究思路，并且已成功召开了五届信息隐藏学术讨论会，标志着我国关于数字水印技术的研究接近世界先进水平。当前，在国内和国外的数字水印技术是一个非常新的课题的一部分，国际社会虽然有很多机构在研究，但还有一些问题没有解决。其一，一般情况下，势必造成系统的鲁棒水印，与嵌入的水印信息无法实现二者的平衡。现在，如何确定这种平衡仍然是一个问题，大多数的数字水印算法的使用经验，而不是理论来解决这个问题。其二，文件证明所有权
