基于DWT域的數(shù)字水印技術(shù)研究

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）

基于DWT域的數(shù)字水印技術(shù)研究

作

者

周歡

指導(dǎo)教師

王祥青課題研究的背景與意義

隨著計算機多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體信息的交流也十分廣泛，與此同時許多數(shù)字作品所引起的版權(quán)紛爭已經(jīng)越來越嚴重，而數(shù)字水印技術(shù)則能保護這些數(shù)字作品，有效的避免版權(quán)紛爭。數(shù)字圖像水印技術(shù)其實質(zhì)是運用圖像處理技術(shù)實現(xiàn)信息的隱藏，可以說是一種解決版權(quán)問題的有效方法。傳統(tǒng)的加密技術(shù)只能保證作品發(fā)送者到接收者之間的信息安全（包括防篡改、偽造等），而不能控制接收者向第三方進行非法散發(fā)甚至銷售。因而，加密技術(shù)不能很好地保證數(shù)字多媒體產(chǎn)品的版權(quán)。數(shù)字水印研究現(xiàn)狀

1、國際上在數(shù)字水印方面的研究剛開始不久，但由于一些大公司的介入和政府財政部的支持，該技術(shù)研究的發(fā)展速度非?？?。2、國內(nèi)專家和知名學(xué)者也紛紛加入數(shù)字水印技術(shù)研究的陣列中。1999年12月，我國信息安全領(lǐng)域的何德全院士，周仲義院士，蔡吉人院士與有關(guān)應(yīng)用研究單位聯(lián)合發(fā)起并召開了我國第一屆信息安全隱藏學(xué)術(shù)研討會。同時，國家“836計劃”，“973”項目，國家自然科學(xué)基金等都對數(shù)字水印的研究有項目資金支持。從目前的研究發(fā)展來看，我國相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究與世界水平相差不遠，而且有自己獨特的研究思路。數(shù)字水印的基本特性魯棒性：數(shù)字水印的魯棒性是指數(shù)字水印應(yīng)該具備這樣的特性：當被保護的信息經(jīng)過某種改動后，比如傳輸、過濾操作、重新采樣、編碼、有損壓縮等，嵌入的信息應(yīng)保持其完整性，不能被輕易地去除，并以一定的正確概率被檢測到性。隱蔽性：數(shù)字水印應(yīng)是不可知覺的，而且應(yīng)不影響被保護數(shù)據(jù)的正常使用，不會降低原始數(shù)據(jù)的使用價值和欣賞價值?？蓹z測性：數(shù)字水印應(yīng)該能夠由作者或公證機構(gòu)來檢測或提取。當作品在版權(quán)問題上發(fā)生爭執(zhí)時通過提取作品中的水印信息可以確認作品的版權(quán)歸屬抗攻擊性：數(shù)字數(shù)印在面臨惡意攻擊時能承受合法的信號失真，還抗擊試圖去除水印的破壞處理數(shù)字水印技術(shù)原理和基本模型

水印技術(shù)包括三部分內(nèi)容：水印生成水印嵌入水印檢測數(shù)字水印的嵌入步驟一、分別輸入原始圖像X和水印圖像W；二、將二值水印圖像進行一維矩陣的變換。三、對原始圖像采用哈爾小波變換，對其進行二級小波分解，得到低頻分量小波系數(shù)

、水平分量小波系數(shù)

、垂直分量小波系數(shù)

，和對角分量小波系數(shù)

。對水平分量及垂直分量進行一維矩陣轉(zhuǎn)換。四、參照對嵌入位置的分析，修改原始圖像的小波系數(shù)，五、按照新的小波系數(shù)進行小波逆變換，重構(gòu)得到含水印的圖像。水印的提取和檢測步驟

第一步：對含水印圖像和原始圖像進行二級小波分解，分別得到不同分辨率的小波系數(shù)。第二步：讀入原水印圖像，根據(jù)原水印信息公式提取出嵌入的水印系數(shù)，第三步：對計算出來的水印系數(shù)進行重組，得到最終的提取水印圖像。無攻擊實驗

原始圖像水印圖像嵌入水印后的圖像提取水印圖像JPEG攻擊實驗

壓縮（質(zhì)量因子70）后的圖像

提取水印圖像實驗結(jié)果：宿主圖像峰值信噪比為33.88dB，提取水印圖像的NC=0.94椒鹽噪聲攻擊實驗

椒鹽噪聲攻擊后水印圖像

水印圖像實驗結(jié)果：加入一定的椒鹽噪聲后的圖像，宿主圖像的峰值信噪比為21.72dB，提取水印圖像的NC=0.93高斯噪聲攻擊實驗高斯噪聲攻擊后水印圖像

提取的水印圖像

實驗結(jié)果：高斯噪聲干擾后圖像，加入高斯噪聲后宿主圖像的峰值信噪比為19.33dB。提取水印圖像的NC=0.89，可以看出，算法對高斯噪聲干擾的魯棒性相對于椒鹽噪聲干擾略差，但視覺上我們還是可以識別出水印圖像。剪切攻擊實驗

嵌入水印后的圖像

提取水印圖像實驗結(jié)果：

載體圖像與含水印圖像峰值信噪比PSNR=11.41。原水印圖像與提取水印圖像互相關(guān)系NC=0.92，視覺上我們還是可以識別出水印圖像。結(jié)論

本文雖然做了許多基礎(chǔ)性工作，但還有需要進一步完善和研究的問題。本文是通過特定的攻擊手段來評估小波系數(shù)的穩(wěn)定性的，因此缺乏一般性和普遍性，這是需要進一步改進的地方。選擇合適的小波系數(shù)嵌入水印對水印系統(tǒng)的性能是非常重