1、時域數字水印技術研究與實現大綱課題的介紹課題的設計課題的實現總結與展望致謝課題的介紹 數字水?。―igital Watermarking）技術是將一些標識信息(即數字水印)直接嵌入數字載體(包括多媒體、文檔、軟件等)當中，但不影響原載體的使用價值，也不容易被人的知覺系統(如視覺或聽覺系統)覺察或注意到。 本課題擬對時域圖像數字水印技術進行研究，并能夠實現空域數字水印的嵌入、提取方法并完成數字水印的性能測試實驗和結果分析。 課題的設計LSB水印算法LSB水印算法，也就是最低有效位水印算法，它與MSB算法相反，它是把水印信息嵌入到載體信息中的最低位。LSB水印算法主要嵌入原理圖LSB水印算法嵌入和

2、提取流程圖Patchwork水印算法Patchwork算法是經典的雙集法，它通過在原始載體信號中改變載體信號某種特定的統計特性來攜帶水印信息。 Patchwork水印算法的嵌入方法根據圖像的橫坐標和縱坐標之和奇偶性不同將圖像數據分為兩組，在橫坐標與縱坐標之和為偶數的所有系數上增加常數d，實驗時本文把d設置為2.8，在橫坐標與縱坐標之和為奇數的所有系數上減少常數d，從而嵌入1比特信息。Patchwork水印算法的水印檢測法利用兩個集合之間的差值關系來提取信息，可以實現盲檢測。 課題的實現課題采用MATLAB進行實現選擇MATLAB是因為其對矩陣的強大計算能力，擁有可以直接使用的圖像處理函數。性能

3、評價 峰值信噪比（PSNR）是一個表示信號最大可能功率和影響它的表示精度的破壞性噪聲功率的比值的工程術語。 PSNR 是最普遍，最廣泛使用的評鑒畫質的客觀量測法。 歸一化系數NC是用來衡量原始水印W和提取出的水印W*之間的相似度。見下公式：LSB水印算法實現圖4原水印圖水印預處理：Arnold置亂圖5置亂100次圖6置亂192次水印嵌入效果圖圖7 嵌入最低位圖8 嵌入位數為3圖9 嵌入最高位不受攻擊時提取水印遭遇典型攻擊后 圖10 沒攻擊時檢測的水印圖11 剪掉中心處圖12 幾何攻擊中的旋轉35度攻擊圖13 高斯噪聲攻擊峰值信噪比：對嵌入水印后的圖7,8,9分別計算其PSNR值，分別得50.5

4、262，38.4903，7.4601由此可知，嵌入位數不應過大，否則會極大地破壞載體圖像。性能評估歸一化相關系數：計算圖11,12,13的NC值，分別得0.4885，0.6391，0.9056這表明LSB算法對于多種攻擊都不能保證其水印檢測的有效性，歸一化相關系數普遍較低，這表明，純粹的LSB算法并不能滿足魯棒性等方面的要求，但是，它相當適合作為脆弱水印和半脆弱水印，能夠較好的檢測出載體是否受到修改、攻擊或破壞，因此，LSB算法還是有相當的發展潛力的。 Patchwork水印算法實現圖14，不同d值下的嵌入效果圖 水印嵌入后，計算峰值信噪比，計算得PSNR=34.4164，而當常數d=1時，峰

5、值信噪比為43.3596，當常數d=128時，峰值信噪比低至psnr=1.2154，這表明當d越大，峰值信噪比越小，嵌入效果越差。當常數d為2.8時，原載體與嵌入水印后的圖像的差值圖像見下圖：采用該算法嵌入水印后，含水印圖像的保真度較好，差圖沒有明顯意義，嵌入的水印信息不易察覺。實驗時，用來判斷水印是否存在的值w值為1，這表明，水印存在于載體中。圖15，d為2.8時的差值圖像典型攻擊由于本文patchwork算法是針對于亮度特性進行實驗的，所以要檢測嵌入水印的圖像被攻擊后的水印信息，經matlab仿真運算后，得出判斷水印存在的值w為1，這表明該攻擊并沒能破壞水印，patchwork算法具有一定

6、的抗攻擊能力。圖16，旋轉攻擊，高斯噪聲攻擊，放大攻擊總結與展望4.1本文總結數字水印技術現在發展非常快，已經成為非常熱門的版權保護技術，在信息安全、信息隱藏、信號檢測技術以及人類視覺與聽覺系統等多個領域都得到了廣泛的應用。數字水印技術的主要研究部分包括水印信號的設計、水印檢測算法和水印提取算法。最近幾年，水印技術已經有了很大的發展，在各個部分都有了很多很有效的算法，但是還是存在一些尚未解決的問題。在空域數字水印算法方面，能好明顯的看出其性能遠不及變換域數字水印算法，但空域算法復雜度低，運算速度快，實時性相當強。本文主要針對空域數字圖像水印算法進行研究，通過對典型的空域LSB算法和Patchw

7、ork算法進行仿真實驗，具體工作如下：(1)首先是對數字水印研究的背景和意義做了簡單的研究，還有研究現狀、應用的領域以及很多研究方向，大體了解了水印技術的發展和現狀后，我們就可以繼續下面進一步的探討了。(2)對數字水印技術的相關概念和知識做了詳細的介紹，首先是介紹了水印的模型和分類，還學習了比較經典的一些水印算法。接下來主要就是空域圖像水印算法的介紹。(3)分別對LSB算法和Patchwork算法進行實現，并對其結果進行分析比較。4.2未來展望發展至今，空域水印算法已有一定能夠規模，雖然其性能不及變換域算法，但對于空域算法的研究一直沒有停止過，我們希望以后能出現性能更加優越的空域水印算法，并能進一步地與變換域算法相結合，發展為同時具有變換域和空域水印算法特點的新型算法，以滿足當前高速發展的社會的需求。致謝本設計（論文）是在我的指導老師曹江中老師的指導下完成的。我首先要感謝的人是曹老師。他以嚴肅的科學態度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我，當我遇到問題時，曹老師都會