图像数字水印技术在信息安全中的应用..

华清学院课程设计（论文）

课程名称：图像数字水印技术在信息安全中的应用院（系）：信息与控制工程系

专业班级：通信1102 姓名：党浩

学号： 201106020211 2014年 12 月 17 日

西安建筑科技大学华清学院课程设计（论文）任务书

专业班级：通信1102班学生姓名：党浩指导教师（签名）：

一、课程设计（论文）题目

图像水印技术的在信息安全中的应用

二、本次课程设计（论文）应达到的目的

通过课程设计让学生较深入地理解信息网技术在通信工程专业系列课程中的地位、作用和意义；加深对基本概念和基本原理的理解和应用，并能够用所学知识分析、初步设计和解决与网络应用相关的现实技术问题，在实践中能够举一反三。

三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）

主要内容：

1）掌握图像处理的基本方法和原理

2) 掌握水印技术的相关概念及水印技术在信息安全中应用原理；

要求：

1）掌握图像水印算法；

2）写出相应算法的MATLAB程序，并给出仿真结果；

四、应收集的资料及主要参考文献：

1）《数字图像处理》，王慧琴，北京邮电大学出版社；

2）《数字信号处理》，朱光明译，机械工业出版社

3）《MATLAB数字信号处理》，王彬，机械工业出版社

五、审核批准意见

教研室主任（签字）

目录

摘要 (3)

第一章绪论 (4)

第二章图像数字水印技术的基本原理及算法 (5)

2.1图像数字水印的基本原理 (5)

2.1.1水印的生成 (5)

2.1.2 水印的嵌入 (5)

2.1.3 水印的提取和检测 (6)

2.1.4 仿真实验结果 (7)

2.1.5 水印的评价标准 (8)

2.2图像数字水印具备的特点 (9)

2.3图像数字水印算法 (10)

第三章MATLAB在图像数字水印技术中的应用 (13)

3.1 MATLAB图像处理函数简介 (15)

3.2 MATLAB在水印预处理中的应用 (15)

3.3 MATLAB在图像数字水印实现中实用、高效的体现 (17)

参考文献 (19)

内容摘要

本文重点研究数字媒体信息隐藏技术的理论与方法,介绍了数字水印的研究背景、基本原理、应用领域以及当前国内外的发展状况。本论文结合数字水印技术的相关知识,讨论了如下问题:(1)数字水印系统模型。(2)数字水印的基本要求。(3)数字水印技术的应用前景。(4)数字水印的分类,包括各类水印的基本概念,相关算法、性能及发展趋势的分析与讨论。(5)数字水印的关键技术。(6)MATLAB在图像数字水印技术中的应用

关键词: 数字水印信息隐藏版权保护

第一章绪论

随着数字媒体技术和Internet技术的快速发展，信息媒体的数字化为信息的存取提供了极大的便利性，同时也显著提高了信息表达的效率和准确性。Internet 的普及又为数字信息在世界范围内的迅速传递开辟了便捷的途径。特别是随着计算机网络通讯技术的发达，数据的交换和传输变成了一个相对简单的过程。现在，数字音频、数字图像和数字视频等各种数字作品在网络上的发布比比皆是。人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备可以方便、迅速地将数字信息传输到所期望的地方，数字信息存储与传输技术的不断进步，带动了数字媒体应用的飞快发展。

然而，开放的网络环境和便捷的信息处理技术，也导致信息安全和数字作品版权保护的问题日趋严重，这些数字形式的文件或作品使有恶意的个人和团体在没有得到作品所有者的许可下拷贝和传播有版权的内容，例如，盗版者利用便利的网络信息制造出和原版一样复制品来获取暴利；一些重要的文件信息遭到篡改伪造和恶意攻击等等。这一系列便于我们使用的数字化特性所带来的负面效应，已成为信息产业健康、持续发展的一大障碍。对数字化信息产品实施有效的版权保护，成为迫在眉睫的研究课题。数字水印技术是信息隐藏技术研究领域的重要分支，作为传统加密技术的有效补充，近年来引起人们的高度重视，被认为是解决上述问题的最具潜力的技术之一，已成为信息安全领域的一个研究热点。

在多媒体信息中加入数字水印可以确认版权所有者、认证多媒体信息来源的真实性、识别购买者、提供有关数字内容的其它附加信息、确认所有权认证和跟踪侵权行为等等。它在篡改鉴定、数据的分级访问、数据跟踪和检测、商业和视频广播、Internet数字媒体的服务付费、电子商务认证鉴定等方面具有十分广阔的应用前景。

第二章 图像数字水印技术的基本原理及算法

2.1图像数字水印的基本原理

数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容当中, 但不影响原内容的价值和使用, 并且不能被人的知觉系统觉察或注意到。水印信息可以是作者的序列号、公司标志、有特殊意义的文本等, 可用来识别文件、图像或音乐制品的来源、版本、原作者、拥有者、发行人、合法使用人对数字产品的拥有权。与加密技术不同,数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生, 但它可以判别对象是否受到保护, 监视被保护数据的传播、真伪鉴别和非法拷贝, 解决版权纠纷并为法庭提供证据。为了给攻击者增加去除水印的难度, 目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密(包括公开密钥、私有密钥) 体系来加强, 在水印的嵌入、提取时采用一种密钥, 甚至几种密钥联合使用。

2.1.1水印的生成

水印可由多种模型构成，如随机数字序列、数字标识、文本以及图像等。从鲁棒性和安全性考虑，常常需要对水印进行随机化以及加密处理。设I 为原始图像，

W 为水印信号，K 为密钥，那么加密处理后的水印W ~由函数F 定义如下：

W ~=F （I ，W ，K ） （2-1）

如果水印所有者不希望水印被其他人知道，那么函数F 应该是非可逆的，如经典的DES 加密算法等。这是将水印技术与加密算法结合起来的一个通用方法，目的是为了提高水印的可靠性、安全性和通用性。

2.1.2 水印的嵌入

本文算法利用Watson 提出的小波域人眼视觉系统的可见度阈值（JND ），将宿主图像的小波系数量化为{0,1}序列，将此作为该图像的水印，并以稀疏矩阵的形