基于變換域的數(shù)字水印技術研究

基于變換域的數(shù)字水印技術研究

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1、大連交通大學2012屆本科生畢業(yè)論文第一章緒論1.1引言隨著計算機網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展,信息媒體的數(shù)字化為信息的存取提供了極大的便利性,同時也顯著提高了信息表達的效率和準確性;數(shù)據(jù)的交換和傳輸變成了一個相對簡單的過程,人們借助于計算機、數(shù)字掃描儀、打印機等電子設備可以方便、迅速地將數(shù)字信息傳輸?shù)饺魏蔚胤?。隨之而來的副作用是這些數(shù)字形式的數(shù)據(jù)文件或作品使另有意圖的個人和團體有可能在沒有得到作品所有者的許可下復制和傳播有版權的信息,例如,現(xiàn)代盜版者僅需輕點幾下鼠標就可以獲得與原版一樣的復制品,并以此獲取暴利;而一些具有特殊意義的信息,如涉及司法訴訟、政府機要等信

2、息,則會遭到惡意攻擊和篡改偽造等等。這一系列數(shù)字化技術本身的可復制和廣泛傳播的特性所帶來的負面效應,已成為信息產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的一大障礙,目前,數(shù)字媒體的信息安全、知識產(chǎn)權保護和認證問題變得日益突出,且已成為數(shù)字世界中一個非常重要和緊迫的議題?;谝陨项愃茊栴},數(shù)字水印技術可以說是信息時代的特有產(chǎn)物,是一種可以在開放網(wǎng)絡環(huán)境下保護版權和認證來源及保障信息完整性的新型技術,在音頻、圖像、視頻制品中迅速得到廣泛的研究和發(fā)展。數(shù)字水印技術是目前信息安全技術領域的一個新方向,是一種可以在開放網(wǎng)絡環(huán)境下保護版權和認證來源及完整性的新型技術,創(chuàng)作者的創(chuàng)作信息和個人標志

3、通過數(shù)字水印系統(tǒng)以人所不可感知的水印形式嵌入在多媒體中,人們無法從表面上感知水印,只有專用的檢測器或計算機軟件才可以檢測出隱藏的數(shù)字水印。1.2數(shù)字水印的定義和基本特點數(shù)字水印(DigitalWatermarking)是往多媒體數(shù)據(jù)(如圖像、聲音、視頻信號等)中添加某些數(shù)字信息以達到版權保護等作用。同時數(shù)字水印技術是一種有效的數(shù)字產(chǎn)品版權保護和數(shù)據(jù)安全維護技術,是信息隱藏技術研究領域的一個重要分支。不同的應用對數(shù)字水印的要求不盡相同,一般認為數(shù)字水印應具有如下特點:(1)不可見性。在宿主數(shù)字媒體中嵌入一定數(shù)量的附加信息后,不能引起明顯的將質現(xiàn)象,隱藏的數(shù)據(jù)

4、不易覺察,即無法人為的看見或聽見。(2)穩(wěn)健性。數(shù)字水印必須對施加于宿主媒體的變化或操作具有一定的免疫力,不能因為某種變換操作導致水印信息的丟失,即水印被迫壞,從而失去商用價值。常用的變換操作有:信道噪聲、濾波、有損壓縮、重采樣等。(3)安全性。數(shù)字水印應該能夠抵抗各種蓄意的攻擊,同時應很難被他人復制和偽造。(4)有效性。水印提取算法應高效,提取出的水印應能唯一標識版權所有者。(5)抗竄改性。21大連交通大學2012屆本科生畢業(yè)論文與抗毀壞的魯棒性不同,抗竄改性是指水印一旦嵌入到載體中,攻擊者就很難改變或偽造。魯棒性要求高的應用,通常也需要很強的抗竄改性,

5、在版權保護中要達到好的抗竄改性是比較困難的。1.3論文的結構安排論文各章的內容安排如下:第一章概括研究數(shù)字水印的目的和意義,同時介紹了數(shù)字水印的基本特點及本文的結構安排。第二章主要介紹了DCT變換域算法的原理以及應用。第三章主要介紹了離散小波變換域算法的原理及應用。21大連交通大學2012屆本科生畢業(yè)論文第二章離散余弦變換(DCT)算法介紹2.1離散余弦變換的簡介2.1.1DCT變換公式因為DCT變換公式是這一算法的核心,有必要先了解一下DCT正反變換公式。DCT正反變換公式的核心是余弦變換,計算速度比較快,因圖像處理所用的是二維變換,這里只給出二維的DC

6、T正反變換公式,二維DCT正變換公式為:=0,1,???,M-1;=0,1,???,N-1(2-1)其中:(2-2)二維DCT反變換公式為:(2-3)其中x,y為空間采樣值,u,v為頻域采樣值。因為數(shù)字圖像多用像素方陣來標識,即M=N,此時,二維DCT正反變換可以簡化為:(2-4)(2-5)21大連交通大學2012屆本科生畢業(yè)論文2.1.2二維DCT的性質離散余弦變換是圖像處理技術中幾種最基本的酉變換之一。酉變化是線性變化的一種特殊形式,其基本線性運算式是嚴格可逆的,并且滿足一定的正交條件。圖像的酉變換可以被理解為分解圖像數(shù)據(jù)為廣義的二維頻譜,變換域中每一

7、分量對應于原圖頻譜函數(shù)的能量。設IM′N為M′N的圖像矩陣則該圖像的二維DCT變換可由下式表示:FDCT=(2-6)其中:其中(2-7)經(jīng)過二維DCT變換得到的DCT系數(shù)矩陣GDCT指示了一系列頻率中每一個頻率所對應的變化程度,即頻率的高低。其中低頻分量將集中在矩陣的左上角,高頻分量則集中在右下角。圖像的低頻分量反映圖像慢變化,即圖像整體部分;圖像的高頻分量代表圖像跳變的地方,即圖像細節(jié)部分,如輪廓、邊緣。根據(jù)人類視覺系統(tǒng),圖像整體比細節(jié)部分更為重要,若一幅圖像經(jīng)過處理后而視覺改變不大,則其低頻分量必定改變程度不大。此算法采用了將數(shù)字水印的灰度值植入DCT

8、域的低頻分量中的方法。二維離散余弦變換是一種嚴格可逆的酉變換。它的

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