本科生畢業論文（設計）

基于DWT域的數字水印技術研究

作

者

周歡

指導教師

王祥青課題研究的背景與意義

隨著計算機多媒體技術的快速發展，多媒體信息的交流也十分廣泛，與此同時許多數字作品所引起的版權紛爭已經越來越嚴重，而數字水印技術則能保護這些數字作品，有效的避免版權紛爭。數字圖像水印技術其實質是運用圖像處理技術實現信息的隱藏，可以說是一種解決版權問題的有效方法。傳統的加密技術只能保證作品發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甚至銷售。因而，加密技術不能很好地保證數字多媒體產品的版權。數字水印研究現狀

1、國際上在數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，該技術研究的發展速度非常快。2、國內專家和知名學者也紛紛加入數字水印技術研究的陣列中。1999年12月，我國信息安全領域的何德全院士，周仲義院士，蔡吉人院士與有關應用研究單位聯合發起并召開了我國第一屆信息安全隱藏學術研討會。同時，國家“836計劃”，“973”項目，國家自然科學基金等都對數字水印的研究有項目資金支持。從目前的研究發展來看，我國相關學術領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。數字水印的基本特性魯棒性：數字水印的魯棒性是指數字水印應該具備這樣的特性：當被保護的信息經過某種改動后，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：數字水印應是不可知覺的，而且應不影響被保護數據的正常使用，不會降低原始數據的使用價值和欣賞價值。可檢測性：數字水印應該能夠由作者或公證機構來檢測或提取。當作品在版權問題上發生爭執時通過提取作品中的水印信息可以確認作品的版權歸屬抗攻擊性：數字數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字水印技術原理和基本模型

水印技術包括三部分內容：水印生成水印嵌入水印檢測數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

、水平分量小波系數

、垂直分量小波系數

，和對角分量小波系數

。對水平分量及垂直分量進行一維矩陣轉換。四、參照對嵌入位置的分析，修改原始圖像的小波系數，五、按照新的小波系數進行小波逆變換，重構得到含水印的圖像。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。第二步：讀入原水印圖像，根據原水印信息公式提取出嵌入的水印系數，第三步：對計算出來的水印系數進行重組，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（質量因子70）后的圖像

提取水印圖像實驗結果：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系NC=0.92，視覺上我們還是可以識別出水印圖像。結論

本文雖然做了許多基礎性工作，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的穩定性的，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嵌入水印對水印系統的性能是非常重