基于小波变换的图像数字水印的研究
基于小波变换的数字水印算法研究32716
基于小波变换的数字水印算法研究32716————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：目录摘要 (Ⅲ)Abstract (Ⅴ)第1章绪论 (1)1。
1引言 (1)1。
2本文研究的目的及意义 (2)1.3数字水印技术的国内外研究现状 (2)第2章数字水印理论基础 (5)2.1 数字水印的基本概念 (5)2.2 数字水印的基本特征 (5)2。
3 数字水印的基本原理 (5)2。
4 数字水印的分类 (8)2。
5 数字水印典型算法（针对图像领域) (10)2。
6 数字水印的鲁棒性问题和攻击行为 (12)2。
7 数字水印应用领域 (13)第3章小波分析理论基础 (17)3.1小波分析的发展历程 (17)3.2小波函数与小波变换 (18)3。
3离散小波变换 (20)3。
4 多分辨率分析 (22)3.5实验环境：可实现数字水印技术的高效实用工具-—Matlab (24)第4章基于小波变换的数字水印算法 (25)4.1算法描述 (25)4.2实验结果及分析 (28)4.3 本章小结 (36)参考文献 (37)致谢 (39)附录 (41)基于小波变换的数字水印算法研究摘要数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一个在开放的网络环境下，保护版权和认证来源及完整性的新型技术.本文针对基于小波变换的数字水印技术，提出了一种基于小波域的二值图像水印算法。
该算法选择了检测结果直观、有特殊意义的二值图像作为原始水印,并在嵌入之前进行图像置乱预处理，以提高安全性和隐蔽性，兼顾了水印的不可见性和鲁棒性，利用多分辨率分析思想进行水印的嵌入与提取.通过大量的仿真实验，证明本文算法在保证水印不可见性的同时，对常见的图像处理如JPEG压缩、噪声、滤波、剪切等,均有较好的鲁棒性.关键词：数字水印，小波变换，鲁棒性,不可见性，JPEG压缩Based on the wavelet transform the digital watermarkAbstractDigital watermarking technology is the field of information security technology a new direction，is an open network environment, copyright protection and authentication and integrity of the sources of new technology.In this paper, based on wavelet transform the digital watermarking technology, a wavelet domain based on the binary image watermarking algorithm. The algorithm chosen the test results intuitive, with special significance in the value of the original image as a watermark and embedded in the image scrambling prior to the pretreatment to enhance the safety and concealment；watermark does not take into account the visibility and robustness，Use of multi-resolution analysis of the thinking embedded watermark and extraction. Through the simulation experiments to prove that this algorithm can not watermark visibility at the same time，the common image processing such as JPEG compression, noise, and so on，have a better robustness.文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理,来源于网络Key words:digital watermarking，wavelet transform ，Robust，visibility，JPEG compression第1章绪论1.1引言随着信息技术和计算机网络的飞速发展，数字多媒体信息包括图像、文本音视频、三维模型的存储、复制与传播变得非常方便.我们在通过互联网方便快捷的获取多媒体信息的同时，还可得到与原始数据完全相同的复制品，这就带来了对数字媒体原创者的版权和经济利益如何保护以及数字媒体信息是否安全可信等诸多问题.由此引发的信息安全问题、盗版问题和版权纷争问题已成为日益严重的社会问题。
基于小波变换的数字水印算法研究
水印嵌入 过程中将重点考虑水印 添加的稳健 性、 不可感知性等性能， 根据嵌入的水印特征， 把数 字水印嵌入方法分 为图像水印嵌入方法和序列水 印嵌入方法 . � .� 图像水印的嵌入法 图像数字水印技术是根据图像小 波变换后小
收稿日期： 2 006 - 01 -08 作者简介： 费伦科 （198 2 ） ， 男， 江西九江人， 华东交通大学信息工程学院硕士研究生 .
有离散余弦变换 （ DC ） 、 小波变换 （
） 、 付氏变换
解， 变换图像如图 1 所示：
）
56
华
东
交
通
大
学
学
报
20 0 6年
图像压缩的顽健性， 水印图像 小波变换次数 2 小 � 于原始图像小波变换次数 1， 根据相应的策略， 把 �
基 于 小 波 变 换 的 数 字 水 印 算 法 研 究
费伦科， 汤文亮， 丁振凡
（华东交通大学 信息工程学院， 江西 南昌 3300 13）
摘要： 基于小波 变换的数字水印技术是当前的一个研究热 点， 本文系 统分析 和总结 了基于小 波域的 数字水 印算法， 并 根据水 印算法的特点对其进行了分类， 详细分析了各类水印算法的各种嵌入和检测 技术以及各 自的优缺点 ， 最后 给出了图像 水印算 法的测试结果 . 关 键 词： 版权保护； 小波变换； 数字水印； 水印算法 文献标识码： A 中图分类号印技术一样， 小波域水印也分为 水印嵌入和水印检测两部分， 其中水印嵌入过程如
密钥 数字水印
带嵌入算法的基础上， 采用低频重复嵌入方法来提
取
基于小波变换的数字水印技术研究
shortage.Therefore, researchers combine Discrete Wavelet Transform and Singular Value Decomposition (SVD) .The new algorithm not only preserves DWT itself advantages,but also can use SVD to improve the robustness of the algorithm. Firstly,this paper makes a comprehensive introduction about digital
I
基于小波变换的彩色图象数字水印算法
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第 ３ 卷 （０６ 第 ４期 ４ ２０ ）
计算 机与数字工程
５ ９
基 于小波变换 的彩色 图象数字水 印算法 。
严继利
（ 宁石油化工大学 辽 摘
陈明 明
抚顺 １３０ ） １０ １
要 ： 出了一种基于离散小波变换 （ ＷＴ 域 的彩色图象序列加密数字水印新方法 ， 提 Ｄ ） 算法选用 了彩 色图象 Ｒ Ｂ色彩 Ｇ
ｓ ｎａ ｉ ｒ ｗ ｔ ｍ ｒｉ ｇａ ａｄｅｃｙｔｔ ｙ ｑ ｅｃ ａｅ ｏ ｓｃ ｅ ｒ ｔｓ ｍ ｅｄｄｉｏＧｃｍ ｏｅｔ Ｒ Ｂｃｌ ｃ ｉ ｎ ｙ ａ ｒａｋｎ ｓ ｎｌｎ ｒ ｉｂ ｓ ｕｎｅｂｓｄｏ ｇ ｔ ｆｅｉｉｅ ｂｄ ｅ ｎ ｏ ｐｎｎ ｏ Ｇ ｏ ｓ ｅ ｇ ｂａ ｅ ｇｉ ｎ ｐ ａｅ ｎｌ ｉ ｂ ｏ ｉ ｔ ｆ ｏ ｒｐ ａ
ｅ ｐｉ ｎａ ｅｕ ｔ ｓ ｏ ｔａ ｔｅｗａ ｒ ａｋｎ ｒ ｖｓ ｌ ｄ ｒｂ ｓ ａ ａｎ ｔ ｏｓ ｄ ｃ ｍｍｏ ｌ ｓ ｄ ｉ ｇ ｅ—ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｍｅｈ ｄ ｕ ｈ ａ ｘｒ ｍｅ ｔｌｒｓ ｌ ｈ ｗ ｔｈ ｔｍ ｒ ｉｇ ａ ｉｉ ｉ ｅａ ｕ ｔ ｉ ｓ ｎ ｉ ａ ｏ ｓ ｈ ｅ ｅ ｎ ｂ ｎ ｏ ｇ ｅｎ ｎｙｕ ｅ ｍｎ ｒｃ ｓｉ ｔ ｓ ｓｃ ｓ ｎ ｏ
基于小波变换域的数字水印
基于小波变换域的数字水印一例1 数字水印技术数字水印技术（Digital Watermark），是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐藏的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。
数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。
嵌入数字作品中的信息必须具有以下基本特征才能称为数字水印。
（1）隐藏性：在数字作品中嵌入数字水印不会引起明显的降质，并且不易被察觉。
（2）隐藏位置的安全性：水印信息隐藏于数据而非文件头中，文件格式的变换不应导致水印数据的丢失。
（3）鲁棒性：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。
可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/ 模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。
2 数字水印算法现在典型数字水印算法主要有：空间域算法，变换域算法，压缩域算法，NEC 算法，生理模型算法等。
3 基于小波变换域的数字水印小波水印算法根据小波分解后产生的近似子带和细节子带系数的不同，确定水印嵌入的不同位置，主要可以分为低频域水印和高频域算法。
低频域水印算法主要考虑近似子带系数能量大，经过一般的信号处理后仍能保留的特点，嵌入一定强度的水印，达到不影响原图视觉质量的效果。
高频域水印算法利用人眼的视觉特性（HVS ），在细节子带的边缘和纹理处系数较大，嵌入水印信息后，人眼对图象的变化不敏感。
4 基于小波变换域的数字水印实例本实例是一种基于离散小波变换（DWT ）和HVS 的数字水印算法。
（1）人类视觉系统（HVS ）对于图像来说，HVS 的主要特性一般表现在三个方面：亮度特性、频域特性、图像类型特性。
其中，亮度特性是HVS 特性中最基本的一种，主要是关于人眼对亮度变化的敏感性。
一般来说，人眼对高亮度的区域所附加的噪声其敏感性较小，这就意味着，如果图像的背景亮度越高，那么它所能潜入的附加信息就越多。
对于频域特性来说，如果将图像从空域变换到频域，那么，频率越高，人眼的分辨能力就越低；频率越低，人眼的分辨能力就越高。
基于小波变换的数字水印算法研究
Ｑ ：
Ｓｃｉ ｃｅ ｅｎ ａｎｄ Ｔｅｃｈ ｎｏｌ ｏｇｙ Ｃｏｎｓ ｔｎ８ ｕｌ ｉ Ｈｅｒ ｌ ａｄ
高 技 术 新
基于小 波变换 的数 字水 印算 法研 究
张楠 范 铁 生 （ 辽宁大学信息学院 辽宁沈阳 １ ０ ３ ） １ ０ ６ 摘 要 ： 于小波 变换 的数字水 印技术 是 当前很 重要 的研究 热门 ， 基于 小波 变换 的数 字水 印算法 研究》 系统 分析和 总结 了基 于小波 域 基 《 的数字水印算法 ， 并根据 水印算法 的特 点对其进行 了分类 ， 详细分析 了各 类水印算法 的各 种嵌入和检爰 技术 以及各 自的优 缺点 ， 后给 出 ｊ 最 了基 于 小波 变 换 的 数 字 水 印 算 法 的 优 点 。 关键 词 ： 小波 变换 数字水印 水 印算法 保护版权 中图分类号 ： ３ ． ７ Ｇ６ ３ ６ 文献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： ７ －０ ８ （ Ｏ Ｓ Ｏ （ ） ０ ２ ２ Ｉ ４ ９ ｘ２ Ｏ ） ２ ｂ一０ ０ —０ ６
里叶变换的特 例） 的优 点 ， 同时 又克服它 的许多 缺 点 ，人们一 直 在寻 找 新的 方法 。小波 理论 是近 年来兴起的 新的学科 ， 基本思 想就是把 图 像进 行多 分辨 率分 解 ， 分解 成 不同 空 、不 同频 率的 图像 ， 后再对予 图像的系数进 行 然
后小波 系数的特 点 ， 把一幅 ， ×Ｈ ×ｋ ｂ ｔ ， Ｊ １ ｉ （ ＝ …２ ） 图像作为 水印信息嵌 入到图 ｋ ８ ４的 像 中， 中 ｍ 表示 图像的 大小 ， 其 ｋ表示 颜 色的 深 度。 图像 水 嵌 入的 位置 为载 体图 像小波 变换 后的 低频予带 和高频予 带 中。 ４． ． 低频 带嵌 入法 １１ 低 频 ｆ带 水印嵌 入方法 是在 原 图小波 分 － 解后 低频 了 的系数中嵌 入水印 。由于低频予 带 带 代表 图像 中平坦 的邮分 ， 具有较 高的 感觉容 量 ， 入 水印的 鲁棒性强 。 该 类方法 对高频 嵌 滤 波 、有损 压缩 都 有较好 的 抗攻 击性 。 但 ３数字水 印的设计 需要考虑的几个方面 同时 正因为 低频 分量 直接 影响着 图像的质鼍 ， （） １鲁棒性 ： 是指被 保护的信息 经过 某种改 水印嵌 入容 最过 火会 直接影 响 图像的 视觉 效 动 后抵 抗隐 藏信 息丢 失的能 力 。例 如传输 过 果 。 程 中的信道噪音 、滤波操作 、重采样 、有 损编 该嵌入 方法 基本思想 是 ： 原始 图像进行 对 码 压缩 、Ｄ／Ａ或 Ａ／Ｄ转换 、图像的 几何变换 ｎ 层小波 变换 ， ｌ 得到 图像 小波 变换 系数细 节千 （ 如平移 、伸缩 、旋转 、剪 裁等） 。 图 （ ＇ （ 表 示分解的 层次 ， ｌ ２ 其中 ． ｆ ’ ） ， …， （） ２ 不可检测性（ 不可 见性 ）是指隐蔽载 体 ： ｌ ２， ， ３分 ｌ ｊ 代表 水平方 向 、垂 直方 向和对 与原 始载体 具有 一致 的特性 。如具 有一 致的 角线 方向的三个细节 于图， 下同） 和一个逼近子 统 计噪声分 布等 ， 便使非法 拦截者很难 判断 图 以 ＇ ； 水［ 图像进行 ｎ 层小波 变换 ， 。对 ） Ｉ 】 ２ 得 是否有 隐蔽信 息。 到水印的小波 变换系数ｎ （ ’ ｉ ｎ ’ 义同 ＇ （ （ ） ， 的意 （ ） 明性 ： ３透 是指经过 一 系列隐藏处理 后 ， 上） 考虑到 图像进行 图像压缩的顽 健性 ， ， 水印 原始数据 没有 明显的降 质现 象。 图像小波变换 次数 ｎ ２小丁原 始图像小波 变换 （） ４安全性 ： 要求隐减算法 有较 强的抗攻 击 次数 ｎ ， ｌ 根据相 应的策略 ， 水印 图像小波 系 把 能 力（ 篡改 、伪造 、去除 水印） 使隐藏 信息 不 数矩 阵 （ ●嵌 入到 某一 （ ＇ 中。 人多 ， ＿＇ ． ● 会 被破 坏 。如 ： 因文 件格 式转 换而 丢 失水 算法 采 用如下 嵌 入公式 。 不 ｉ 印， 且未 经授权 者不能检 测 出水印。 ｐ （ ｖ ＝ｐ（ ， ） ） ｘ １ 十０穗 ，● 。 ． ’ （） １ （） ５ 自恢 复性 （ 自相似性 ） 由丁 经过一些操 ： ｔ １＝ ． ．） ｌ ‘ ｔ， ） ） １ Ｌ＋ ｏ ｘｊ） ） （） ２ 作或变换后 ， 可能 会使原数据产生较大的破坏 ， 其 中 为水印嵌 入的强 度 ， 越 夫， 印 水 如果只从 留下的片段数据 ， 仍能恢 复隐藏信号 ， 的稳 健性 越好 ， 水印的 可 见性越 差 ， 但 反之 ， 而且恢复过程不需要原数据 ， 就是 自 复性 。 达 恢 越小 ， 印的 可见性越 好 ， 水印的 稳健性 水 但 ３ ６ 水印容 量 ， 越 差。对 行逆小波 变换将 得到嵌 入水印 ， 进 水 印容 量 和 鲁捧 性 之 间是 相 互 矛盾 的 。 的 图像。 水 印容量的 增加会带来 鲁棒性 的下降 ， 不可 对 ４． ． 重复嵌入 法 １２ 见性 也有 影响 。为抵 抗 各种 变换 ， 印通 常 水 为 了提高 水印嵌入的稳健 性 ， 该方法在 低 需 要按照一 定的排列方 式反复加入 多次 ， 当水 频 子带嵌 入算法 的基础上 ， 用低频重复嵌 入 采 印容量大时 重复次数 只好减少 ， 而鲁棒性 不好 方 法来提 高水印 的稳健性 ， ： 即 就会 导致 检 测结 果 的 不可 靠 。 （） １对大小 Ｍ Ｍ 的原始 图像 进行 一 Ｘ 般�
基于小波变换的数字图像水印算法的研究
为增强嵌入水 印信息 的稳健 性和不可见性 ， 利用公式 ｌ 加法完成 。 ④通过对嵌 入水印后 的系数进行小 波反变换 ，即可获 得加入水 印后 的图像 Ｉ。
３２ 水 印 提 取 算 法 及 步 骤 －
∑ｗ ｉ Ｗ（ （× ’ ） ｉ ）
Ｎ： Ｃ 生 —————一 公 式（ ） ４
指在经历多种无 意或有 意的信 号处 理过程后 ，数字水 印仍
能保持完整性或仍 能被 准确鉴别 。可能的信号处理过程包
在水 印嵌 入后 ，含水 印的图像在发生版权 纠纷 或其他
应用时 ， 需要提取 出水印 图像 ， 以确保版权 的归属问题或得 到隐藏的信息 ， 这就是水 印提取 、 检测 的作用。以图像 为例 ， 其中虚线表示该条件非必要条件 。
∑Ｗ（ ） ｉ
（） １
它的嵌入模式为 ：
图 １ 小 波 域 中嵌 入 水 印 的模 型
设有原始 图像 Ｉ 和水印信息 ｗ，水印嵌入算法为 Ｅ 水 ，
印嵌 入时所采用的密钥 Ｋ ， 那么水印图像 Ｉ 可表示如下 ：
Ｉ＝Ｅ Ｉ Ｋ ） Ｗ （， Ｗ， 公 式（） ２
是指在数字 作品 中嵌入数 字水印不会 引起 明显 的降质 ， 并 且不易被察觉 。（ ） ２ 鲁棒性（ 也称稳健性 ） ——所谓 鲁棒性是
的透明性 、 鲁棒性 、 全性 、 安 肓检性和恢 复性 以及易提取性
达 到理 论 与 现 实 意 义上 的统 一 。
２ 水印 的框 架和性 能评估
２１ 水 印 的 一 般模 型 ．
一
般 的水 印算法 主要 由水印信息的嵌入和提取 的核心
算法来确 定。它的嵌入算法 主要是将水印信息加 入到载体
ＰＮ ＝０ ｌ Ｓ Ｒ １１ ｇ
基于小波变换并与HVS相结合的彩色图像数字水印技术研究
２０ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ８ ｃ．Ｔ ｃ． ｎｎ ．
基于小波变换并 与 Ｈ Ｓ相结合 的彩色 图像 Ｖ 数 字 水 印技 术 研 究
李 玺 王嘉祯 陈立云 刘 森 王 峰
（ 军械工程学 院 ， 石家庄 ００ ０ 中国电子科技集 团第五十 四所 ， ５０ ３； 石家庄 ０ ０ ８ ） ５ ０ １
能力 。
根据以上分析 ， 我们 可 以看 出， 于彩色 图像 对 数字水印的嵌入我们可以结合 Ｈ Ｓ的光谱特征 ， Ｖ 对
Ｒ、 Ｂ三基 色采 取不 同 的嵌入 方 式 ， Ｇ、 以期 达 到更 好
（） Ｗ ３ Ｄ Ｔ的多分辨率特性 ， 可以较好 的与 Ｈ Ｓ Ｖ
特性 相 匹配 。
的嵌入效果。
本文所 采 用 的水 印嵌 入方 法流程 如 图 ３所示 。
而生 。
ｅｌｉ ｇ ，Ｉ 设 定 了 三 个 设 想 的颜 色 Ｒ（ ） Ｇ ｃ ｒ ｅ ＣＥ） ａａ 红 、
（ ）Ｂ 蓝） 绿 、 （ 的曲线 图 ， 图 １所示 。 如
简单地 讲 ， 字 水 印技 术 就 是 将 隐 秘 信 息 （ 数 水
印） 隐藏到 数 字 产 品 中 ， 时满 足 不 可 见性 和 鲁 棒 同
维普资讯
第 ８卷
第 ２期
２０ ０８年 １ 月
科
学
技
术
与
工
程
⑥
Ｖｏ． Ｎ ． Ｊ ｎ ０ ８ １８ ｏ２ ａ ．２ ０
１７ —８９ ２０ ）－５ ９０ ６ １ １ １ （ ０ ８ ２ ０ ３ —４
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｇ ｎ ｅｉ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
小波变换的数字水印算法及其matlab实现
小波变换的数字水印算法及其matlab实现1. 概述数字水印技术是信息安全领域的重要研究方向之一，在数字水印技术中，小波变换被广泛应用于数字图像的隐写和水印嵌入。
小波变换是一种时域和频域综合分析的数学工具，它具有多分辨率分析的特点，因此适用于数字水印的隐藏和提取。
2. 小波变换的数字水印算法小波变换的数字水印算法包括水印嵌入和水印提取两个部分。
在水印嵌入部分，首先将原始图像进行小波变换，然后将水印信息嵌入到小波系数中，最后进行逆小波变换得到带有水印的图像。
在水印提取部分，首先对带有水印的图像进行小波变换，然后提取小波系数中的水印信息，最后还原出原始的水印信息。
3. 小波变换的数字水印算法的matlab实现假设我们要对一幅图像进行数字水印嵌入和提取，我们可以使用matlab工具进行实现。
我们可以利用matlab中的小波变换函数对图像进行小波变换，得到小波系数。
我们可以将水印信息以一定的规则嵌入到小波系数中，得到带有水印的小波系数。
利用matlab中的逆小波变换函数将带有水印的小波系数还原成具有水印的图像。
在水印提取部分，我们同样可以利用matlab中的小波变换函数对带有水印的图像进行小波变换，得到小波系数，然后提取出小波系数中的水印信息，最后还原出原始的水印信息。
4. 结论小波变换的数字水印算法是一种具有较高安全性和鲁棒性的数字水印算法，它广泛应用于数字图像的隐写和水印嵌入中。
利用matlab工具实现小波变换的数字水印算法不仅可以加快开发的速度，还可以便于算法的验证和分析。
希望本文可以对小波变换的数字水印算法及其matlab实现有所帮助。
5. 参考文献[1] Cox I J, Miller M L, Bloom J A, et al. Digital Watermarking: Princi-ples Practices. Morgan Kaufmann,2001.[2] 刘昆, 李煜,王裴,等.一种新的基于小波变换的数字图像不可见水印算法[J].计算机应用与软件,2005,22(6):42-44.数字水印技术是一种在数字媒体中隐藏信息的技术，旨在保护作品的版权、完整性、认证及追踪，同时又不会对原始媒体造成太大的修改，因此在当前的数字化信息传输和存储领域具有广泛的应用。
基于小波变换的彩色图像数字水印算法
传统 的信息安全技术在数字产品版权保护方 面存在 的不足 ，
促成 了数字水 印技 术 的发 展。数字水 印技术 将数字水 印 隐 藏于数字媒体 中， 以便在版权纠纷 中为版权所有者 提供版权
证 明 。 由于 小 波 变 换 与 人 类 视 觉 系 统 （ Ｖ ） Ｈ Ｓ 的某 些 特 性 接 近， 目前 基 于 小 波 变 换 的 水 印 技 术 成 为 研 究 的 热 点 。迄 今 为 止 ， 内外 学 者 已提 出 了相 当 多 的 基 于 小 波 变 换 的数 字 水 印 国 技 术 ， 些 技 术 一 般 能 较 好 地 抵 抗 压 缩 和 噪声 攻 击 … 。 这 本 文 在 研究 小波 变换 的基 础 上 ， 出 了一 种 基 于 小 波 变 提
Ｄ
＝ ——■ 一
， Ⅱ
＝ ——■ ～
图 １ 图 像 三 层 小 波 系 数 分 解
第三步进行信号的处理 ， 分解后 的信号 表示 如式 （ ） 将 ３
所示 。
其 中 Ｈａｒ ａ 小波变换是基于二进的小波变换 。
定 义 Ｈ ａ 函数 （ ａｒ ）可 定 义如 式 （ ）所 示 。 １
信 号 处 理 的过 程是 根 据 实 际 问 题 的需 要 进 行 对 系 数 ６ 作 适 当 的修 正 。
（ ） 移 单 位 后 的结 果 。假 设 为所 有线 性 组 合 左 平
ａ ￣ ｘ—ｋ ， ｋ∈ Ｒ ｋ（ ）ａ
第 四步进行信 号的重构 ， 设重构 的信号值满足式 （ ） ４。
ｔ ｏｌｖ ｌ ｖ ｌｔ￣ ｎｆｒ ｉ ａｒｅ ｕ．Ｔｈ ｎｔｅｄｇｔｌ ａｅｍａｋｉ ｒｗ ｕ ｉ ｈ ｅｐｏ ｅｏ ｇｎ ｌｉ ｇ ｗ ｅｅ ｅｅ ａ ｓｏｍ ｓｃ ｒ ｄｏ ｔ ｗａ ｉ ｅ ｉｉ ｔｒ ｒ ｓｄａ ｎｏ ｔ ｔ ｔｅｈ ｌ ｆｔ ｒ ｉａ ｈ ａｗ ｗ ｈ ｈ ｉ ｍａ ｅ
基于小波的数字水印的研究实现
• 多维度与多模态数字水印研究：目前数字水印主要关注图像内容。未来可以探 索将数字水印技术应用于音频、文本和多模态数据。这种多维度和多模态的水 印技术将有助于更全面地保护多媒体数据的版权和完整性。
性质
具有多分辨率分析、时频局部化 、灵活性等特性，能够适应不同 的信号处理需求。
小波变换在图像处理中的应用
01
02
03
图像压缩
通过小波变换将图像分解 为不同频率的分量，去除 冗余信息，实现图像压缩。
图像增强
利用小波变换的时频局部 化特性，对图像进行滤波、 锐化等处理，提高图像质 量。
图像去噪
通过小波变换去除图像中 的噪声，实现图像的降噪 处理。
02
03
鲁棒性测试
性能分析
对水印图像进行多种攻击测试， 如JPEG压缩、噪声污染、剪切等， 观察水印提取效果。
分析算法的运行时间、内存占用 等性能指标，与现有算法进行比 较。
结果比较与讨论
与其他算法比较
将基于小波的数字水印算法与其他主流算法在性能和 效果上进行对比。
优缺点分析
分析该算法的优点和不足，探讨改进方向和潜在应用 场景。
VS
基于小波的数字水印技术利用小波变 换的多尺度特性和人类视觉系统特性， 将水印信息嵌入到图像的多个尺度上， 实现水印的鲁棒性和不可见性。同时， 小波变换还可以用于水印的提取和检 测。
02 小波变换原理
小波变换的定义与性质
定义
小波变换是一种信号处理方法， 通过伸缩和平移操作，将信号分 解为不同频率和时间尺度的分量 。
基于小波变换的数字水印的研究
．
（ ） 健 性 ： 印应 对 各种 可 能 的 图像 处 理 和恶 意 ２稳 水 的攻击 都具 有抵抗 能力 （ ） 全 性 ： 印 应 该是 秘 密 的 ， ３安 水 只有 授 权 方 才 可
【 键词 】 小波 变换 ， 字水印 ， 关 ： 数 算法一
１ 数 字 水 印 概 述 、
特性 ， 因此在 数字水 印研 究领 域 ， 小波 变换 扮演着 十 分
数 字水 印技 术是 信 息伪 装 技术 中最重 要 的 内容 之 重要 的角色嘲 小波 变换 主要 有 离散 小 波变换 ． 连续 小 波变 换 ， 二 它作 为加 密技术 的补充 ． 多媒 体信 息 的版权 保 护 在 与 完整性 认证 方 面得到 了迅 猛 的发 展 。数字水 印技术 进 小波 变换 和零树小 波 变换 等几种 方法 ，本 文 主要用
在 连续 变换 的尺 度ａ 时 间值 下 ，小 波基 函数 。 和下
（ ） 可 见性 ： 印应 该 是 视 觉 上 不 可 见 的 ， １不 水 即它 （ 具 有很 大 的相关 性 ， 以一 维信 号 ） 小波 变 换成 ｔ ） 所 ｔ 做 的存在 不应 该使 原始 图像 视 觉质 量发 生变 化或 影 响原 二 维 的ＷＴ （， 后 ， 的信 息 是有 冗 余 的 ， 现 在不 同 ，， ａｒ 它 ） 体
ＤＷ Ｔ 。
Ｄｓ ｅｅ ｖｌｔ ｒｎｆ ｍ ．记为 ｃ ｏ 为 了更 好地 实 现数 字 图像 的真伪 验 证 、安 全存 储 成 为离 散小 波 变换 ｆ ｉ ｒｔ Ｗａｅｅ Ｔａ ｓ ｒ ）
一种基于小波变换的数字图像水印算法
一种基于小波变换的数字图像水印算法随着数字图像传输和存储的普及，图像的安全性和版权保护问题日益受到关注。
为了保护数字图像的版权和完整性，数字图像水印技术应运而生。
本文将介绍，旨在提高图像的安全性和版权保护能力。
数字图像水印算法是一种在图像中嵌入特定信息以实现版权保护和图像完整性验证的技术。
小波变换是一种将信号分解为多个频带的数学变换方法，具有良好的时频局部性和多分辨率特性。
基于小波变换的数字图像水印算法利用小波变换的多分辨率特性，将水印信息嵌入到图像的低频子带中，以实现对图像的保护。
该算法的具体步骤如下：首先，将原始图像进行小波变换，得到图像的低频子带和高频子带。
然后，选择适当的低频子带进行嵌入水印信息。
水印信息可以是数字签名、版权信息等。
接下来，将水印信息通过嵌入算法嵌入到选定的低频子带中。
嵌入算法可以采用替换或增加的方式，将水印信息嵌入到图像中。
最后，对嵌入水印后的图像进行逆小波变换，得到带有水印信息的图像。
基于小波变换的数字图像水印算法具有以下优点：首先，水印信息嵌入到低频子带中，不会引起人眼的明显变化，保证了图像的可视性。
其次，小波变换具有多分辨率特性，可以根据需求选择适当的子带进行水印嵌入，提高了水印的鲁棒性和安全性。
另外，小波变换可以实现对图像的分解和重构，可以有效地抵抗常见的攻击如压缩、旋转和裁剪等。
然而，基于小波变换的数字图像水印算法也存在一些挑战和限制。
首先，水印信息的嵌入和提取需要较大的计算量，对算法的实时性提出了要求。
其次，水印信息的鲁棒性对于图像的失真和攻击具有一定的容忍度，但仍然需要进一步的改进和研究。
综上所述，基于小波变换的数字图像水印算法是一种有效的保护数字图像版权和完整性的技术。
随着数字图像的广泛应用，该算法在信息安全领域具有重要的研究和应用价值。
未来的研究方向可以在提高算法的实时性和鲁棒性的基础上，进一步改进和优化算法，以满足不同应用场景的需求。
一种基于离散小波变换的图像数字水印算法的开题报告
一种基于离散小波变换的图像数字水印算法的开题
报告
一、选题理由：
随着数字化技术的发展，数字版权保护已经成为一个重要的问题。
数字水印作为一种兼顾版权保护和数据安全性的技术，得到了广泛的应用。
然而，数字水印技术面临着许多挑战，如：水印嵌入强度与图像质
量之间的平衡、攻击和鲁棒度等等。
为了解决这些问题，本文选取了基
于离散小波变换的数字水印技术，通过对图像进行离散小波变换，提取
频域特征，实现数字水印的嵌入与检测，并通过实验验证该算法的性能。
二、研究目标：
1. 熟悉数字水印技术的原理、发展历程和现状。
2. 掌握离散小波变换的原理、特点和应用。
3. 设计一种基于离散小波变换的数字水印算法，实现水印的嵌入和
提取。
4. 对该算法进行性能评估和比较分析，探讨算法的特点和可优化性。
5. 实现该算法的程序代码，并进行实验验证。
三、研究方法：
1. 文献综述：对数字水印技术和离散小波变换进行深入的研究和分析。
2. 理论设计：根据离散小波变换的特点和数字水印的实现方法，设
计一种基于离散小波变换的数字水印算法。
3. 程序实现：使用MATLAB、Python、C++等编程语言实现算法。
4. 实验评估：对算法进行性能评估和比较分析，包括图像质量评价、水印鲁棒性和安全性等指标。
四、预期成果：
1. 提出一种基于离散小波变换的数字水印算法，实现水印的嵌入和
提取。
2. 通过实验验证算法的性能和可行性。
3. 发表论文，介绍算法的原理和应用背景以及实验结果。
4. 为数字版权保护和数据安全提供一种新的解决方案。
基于小波变换的数字图像水印
基于小波变换的数字图像水印
张素娟;张鸿宾;程峰
【期刊名称】《北京工业大学学报》
【年(卷),期】2001(027)003
【摘要】提出了一种基于嵌入式小波编码的水印算法,将标志图像的水印自适应地嵌入到小波分析图像的不同位平面层和不同分辨率区中,嵌入强度由被嵌系数所处的层和区决定. 实验结果表明,算法生成的水印具有较好的抗攻击性和不可见性. 该算法的实现过程容易同嵌入式小波编码相结合,实现编码过程中的水印嵌入.
【总页数】4页(P303-306)
【作者】张素娟;张鸿宾;程峰
【作者单位】北京工业大学计算机学院;北京工业大学计算机学院;北京工业大学计算机学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP\u001b391
【相关文献】
1.基于混沌和小波变换系数的数字图像水印算法 [J], 段晓杰;张绍成;曲大鹏;范铁生
2.一种基于Turbo编码和离散小波变换参考子带的数字图像水印算法 [J], 李新宇
3.基于HVS的小波变换数字图像水印算法 [J], 武风波;汪峰
4.基于混沌加密和离散小波变换的数字图像水印算法 [J], 郑建云
5.基于双树四元数小波变换与奇异值分解的数字图像水印算法 [J], 肖婷婷;李万社
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数字水印
基于小波变换的数字水印算法研究摘要随着计算机及网络技术的飞速发展，数字作品传播和拷贝变得越来越方便，同时使得数字作品的信息安全保护和版权保护也成为迫切需要解决的实际问题。
数字水印是近年来在信息安全领域兴起的保护知识产权的新方法。
它通过在原始数据中嵌入一些重要信息为受到版权保护的媒体数据的完整性和所有权归属提供完全和可靠的证据，以此达到防止数字产品的盗版和篡改目的。
本文针对基于小波变换的数字水印技术，提出了一种基于小波域的二值图像水印算法。
该算法选择了检测结果直观、有特殊意义的二值图像作为原始水印，并在嵌入之前进行图像置乱预处理，以提高安全性和隐蔽性，兼顾了水印的不可见性和鲁棒性，利用多分辨率分析思想进行水印的嵌入与提取。
通过大量的仿真实验，证明本文算法在保证水印不可见性的同时，对常见的图像处理如JPEG压缩、噪声、滤波、剪切等，均有较好的鲁棒性。
关键词：数字水印，小波变换，鲁棒性，不可见性，JPEG压缩Based on the wavelet transform the digital watermarkABSTRACTAlong with the computer and network technology rapid development, and dissemination of digital works have become increasingly easy to copy, simultaneously allow digital works to protect the security of information and copyright protection has become an urgent need to address the real issues. In recent years, digital watermarking is in the field of information security emerging intellectual property protection method. It passed in the original data embedded in some important information protected by copyright for the data integrity of media ownership and attribution mention for complete and reliable evidence, thereby to prevent the piracy of digital products and tampering with purpose.In this paper, based on wavelet transform the digital watermarking technology, a wavelet domain based on the binary image watermarking algorithm. The algorithm chosen the test results intuitive, with special significance in the value of the original image as a watermark and embedded in the image scrambling prior to the pretreatment to enhance the safety and concealment; watermark does not take into account the visibility and robustness, Use of multi-resolution analysis of the thinking embedded watermark and extraction. Through the simulation experiments to prove that this algorithm can not watermark visibility at the same time, the common image processing such as JPEG compression, noise, and so on, have a better robustness. Key words:digital watermarking, wavelet transform , Robust, visibility, JPEG compression第1章绪论1.1 课题的研究背景随着网络通信的普及，许多传统媒体内容都向数字化转变，并且在电子商务中即将占据巨大市场份额，如MP3的网上销售，数字影院的大力推行，网上图片、电子书籍销售等等。
基于小波变换的数字图像水印技术研究的开题报告
基于小波变换的数字图像水印技术研究的开题报告一、研究背景和意义数字图像水印技术是一种比较有效的信息隐藏方法，可以对图像进行安全保护及版权保护。
其中，小波变换水印技术是将水印嵌入到小波域中，其优点在于抗攻击性强，对原始图像的影响较小。
因此，在数字图像水印技术的研究中，小波变换水印技术得到了广泛的应用。
目前，数字图像的水印技术已经被广泛地应用到电子商务、数字版权保护和数据安全传输等领域。
随着网络技术和数字技术的快速发展，数字图像的水印技术也在不断的进步和发展。
二、研究内容和方法本文主要研究基于小波变换的数字图像水印技术，具体研究内容包括以下几个方面：1. 研究数字图像水印技术的基本原理和方法，掌握数字图像水印技术的基本概念和理论基础。
2. 研究小波分析原理和小波变换的基本概念及应用，掌握小波分析的基本原理和小波变换算法的实现方法。
3. 研究小波域的图像水印技术，设计基于小波域的数字图像水印算法。
4. 实现数字图像水印算法，并进行实验验证，分析算法的性能和应用效果。
研究方法主要采用文献综述和实验验证相结合的方法。
通过对相关文献的综述，深入了解数字图像水印技术和小波变换的基本原理，设计基于小波变换的数字图像水印算法，并进行实验测试和分析。
三、研究预期成果通过本研究，预期实现以下几个方面的成果：1. 掌握数字图像水印技术和小波变换的基本原理和实现方法。
2. 设计基于小波域的数字图像水印算法，实现比较高的鲁棒性和隐蔽性。
3. 在实验验证中，分析算法的性能和应用效果，提出改进方案和优化措施。
4. 为数字图像水印技术的应用提供新的思路和方向。
四、论文结构本文的结构安排如下：第一章：绪论介绍数字图像水印技术的研究背景和意义，阐述研究内容和方法，明确预期成果，以及论文结构的安排。
第二章：数字图像水印技术的基本原理和方法介绍数字图像水印技术的基本原理和方法，包括数字图像水印技术的定义、分类、嵌入过程和提取过程等方面。
基于小波变换的SVD数字图像水印算法研究
１ 引言
随着互联 网技术 的飞速发展 ， 数字媒 体在其 中扮演着 越 来越 重要的角色 。在不 断丰富人们生 活的 同时 ， 正 是 因为其 易获得 、 易 复制 、 易传播 ， 数字媒体产 品 的知识 产权 也受到很
２ ．Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ａ ｉ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｎ Ｃ Ｏ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ，Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ １ １ ６ ６ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ＡＢＳ Ｔ ＲＡＣＴ： Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｅ ｗ ｓ ｅ ｍｉ － ｂ ｌ ｉ ｎ ｄ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｍａ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｄ ｉ ｓ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ・
摘要： 提出一种基 于小波变换和奇异值分解的数字图像水 印算法 ， 针对数字 图像 的特点 ， 充分利用人类 视觉系统 （ Ｈ Ｖ Ｓ ） 的特
性 和图像 奇异值 的稳 定性 ， 先将 原始图像进行两级小波分解 ， 再将得到 的概貌系数进行奇异值分解 ， 然后 利用加性准则 修改
原 始图像 的奇异值信息 ， 实现水印 的嵌入 。ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ仿真结果表 明， 改进算法在保证水印不可感知性的基础上 ， 对常规 攻击
如Ｊ Ｐ Ｅ Ｇ压缩 、 高斯噪声 、 椒盐噪声 、 高斯低通滤波 、 中值 滤波 、 缩小、 放大、 旋转 等的鲁棒性较强 ， 可用于版权保护。 关键词 ： 数字水印 ； 小波变换 ； 奇异值分解 ； 鲁棒性
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文 献标 识码 ： Ｂ
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摘要随着网络多媒体技术的不断发展，版权保护问题变得十分重要。
数字水印是实现版权保护的一种非常有效的方法，本文分析了数字水印的特点、分类、应用范围，在充分考虑人眼视觉特性的基础上，对基于人眼视觉的离散小波变换数字水印算法进行了深入研究。
小波变换的基本思想是将图像多分辨率分解到时间域和空间域上，不同的分解尺度对应不同的频率范围。
低频分量保留了图像的主要信息，决定了人眼的感知度，而高频分量集中了图像的边缘和纹理特征，如果把水印嵌入到低频，会导致图像的视觉效果下降，如果把水印嵌入到高频，则经过一般图像处理后，高频部分的信息容易丢失，鲁棒性会降低。
基于以上因素，应该将水印嵌入到图像的中频系数中，这样保证了水印的不可见性，也加强的算法的鲁棒性。
为了水印图像能更好的抵抗各种攻击，本论文结合人眼视觉特性，提出了小波域低、中频域的水印嵌入及提取算法，算法综合运用Arnold置乱变换，进一步增加水印的安全性。
实验结果表明改进后的水印算法，能够使水印的不可见性、鲁棒性及容量三者之间达到很好的平衡，对水印图像的噪声攻击、压缩及剪切攻击都有较强的鲁棒性，是一种切实可行的算法。
关键词：数字水印；小波变换；人类视觉系统；Arnold置乱AbstractWith the development of network multi-media technology,the copyright protection becomes more and more important. The digital watermark is a very useful method that carries out a copy rights safeguard.This text analyzed the characteristics, sort and application of digital watermark. With the foundation that full considers of characteristic of Human Visual System,people have carried on a thorough search of digital watermarking based on deceret wavelet transform.The basic thought of wavelet transform is let the many resolutions of image resolve by that time area and space area up, different resolution size vs in response to the different frequency range. The low frequency tape reserved the main information of image and it decide the perception degree of the eyes of human.Well the high frequency tape concentrated rim and veins character of image.If we add the watermark into the low frequency tape,it will lead to the reducement of the visual effect of image,and if we add the watermark into the high frequency tapes ,then the information of the high frequency tape will be easily lost after general image processing,and the robustness of the digital watermarking will be reduced.Considering the reasons above all,we should embeded the watermark into the middle frequency tapes,then the invisibility will be assured and the robustness of the algorithm will be enhanced.In order to make watermark image will be better resist to various attacks, this paper proposed a method combined with human visual system that the embedding and extraction algorithm of watermark in middle frequency domain based on DWT. The method make full use of arnold transform and raise the stability of the security of watermark.Experimental results show that the improved watermarking algorithm have the capability to enable the invisible watermark, robustness and capacity to achieve a good balance. And it have a good robustness face the attacks of noise, compression and shear on the watermark image ,it is a practical idea.Key words：Digital Watermarking;DWT;Human Visual System; Arnold Transform目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 数字水印的发展现状 (2)1.3 数字图像水印算法的性能评价 (7)第2章小波变换理论 (9)2.1 小波变换的发展历史 (9)2.2 小波变换的优势 (10)2.3 小波变换的定义 (10)2.3.1 连续小波变换 (10)2.3.2 二维离散小波变换 (11)2.3.3 二维小波变换 (11)2.4 小波图像的分解与重构 (12)第3章人类视觉系统 (15)3.1 人类视觉系统的定义 (15)3.2 对颜色/亮度的感知 (16)3.3 对比度遮掩特性 (17)3.4 边缘及纹理掩蔽特性 (18)第4章基于小波变换的数字水印方法 (19)4.1 数字水印的基本框架 (19)4.2 水印信号的生成 (20)4.2.1 水印信号的选取 (20)4.2.2 水印图像的置乱 (20)4.3 水印嵌入位置选择 (23)4.4 水印的嵌入 (24)4.5 水印的提取 (24)第5章仿真与实验结果分析 (26)5.1 透明性试验 (26)5.2 攻击实验 (26)5.2.1 噪声攻击 (26)5.2.2 JPEG压缩攻击 (28)5.2.3 图像滤波攻击 (29)5.2.4 图像剪切攻击 (29)第6章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (35)附录I (36)附录II (43)第1章绪论1.1课题研究的背景随着以Intemet为标志的网络时代的到来和网络经济的兴起，网络信息安全问题也日益突出。
如何保护政府、企业和个人的信息不被非法获取、盗用、篡改和破坏，已成为所有Internet参与者共同关心的重要问题。
黑客攻击、计算机病毒和对个人隐私与版权的侵犯构成了对网络信息安全的主要威胁。
在网上交易和传输多媒体数据时，有两个关键的技术问题需要解决：一是多媒体数据的访问控制和安全传送；二是对多媒体数据的保护。
对于第一个问题，传统的密码学方法可以胜任。
第二个问题主要包括两部分：一是版权保护，二是内容完整性(真实性)保护，这时密码学的方法就无能为力了。
密码学方法的思想是将多媒体文件加密成密文，然后进行发布，它主要是通过使非法攻击者无法从密文获得机密信息来达到信息安全的目的，从这一思想上来看，采用加密的方法无法解决网络传输中版权保护的问题。
因为一方面，如果将多媒体数据文件加密成密文后，实际上将其变成了不可理解的文件，大大地妨碍了多媒体信息的传播和交流；另一方面，加密的方式仅能在数据从发送者到接收者的传输过程中奏效，只能在信道中对数据进行加密保护，但当信息被接收和被解密后，内容完全透明，所加密的文档就与普通文档一样，丧失了所有的保护，也即没有了秘密可言，也就是说，当数字作品一旦被用户接收继而被解密后就完全暴露于众，其对数字作品的保护作用也随即消失，无法防止数据的非法复制，更无法幸免于盗版。
此外，密码学中的保密方法对多媒体内容的保护也无能为力：一方面由于多媒体内容的真实性认证往往需容忍一定程度的失真，而密码学中的认证方法则不容许一个比特的改变：另一方面，用于多媒体认证的认证信息往往需要直接嵌入多媒体内容中，不需另外保存认证信息，但密码学中的认证方法则需另外保存信息认证码(MAC)。
由此可见，在多媒体技术不断发展和网络日益普及的今天，传统的加密方法已经无力解决前面所提到的问题，必须寻求一种新颖的方法来解决多媒体信息安全的问题。
在这种情况下，人们提出了一种新兴的信息隐藏的新技术一一数字水印(digital watermarking)。
数字水印技术是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术，创作者的创作信息和个人标志如：序列号、标记等，通常数字水印系统以人所不可感知的水印形式嵌入在多媒体中，人们无法从视觉上感知水印，只有专用的检测器或计算机软件才可以检测出隐藏的数字水印。
自1993年以来，该技术已经引起工业界的浓厚兴趣，并日益成为国际上非常活跃的研究领域。
1.2数字水印的发展现状数字水印的产生最早可追溯到1954年，它的产生源于对数字产品的保护。
当时，美国Muzak公司的Emil Hembrooke申请了一项名为“Identification of sound and like signals"的专利，该专利描述了一种将标识码不可感知地嵌入到音乐中而证明所有权的方法，该方法使得对音乐制作人的身份认证和有效地防止盗版成为可能。