基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现
用MATLAB仿真数字水印系统的研究
福建 电脑
８１
用ＭＡＴＬＡＢ仿真数字水印系统的研究
付春平－．李春福２
（１．苏州市职业大学江苏苏州２１５１０４幺苏州江南嘉捷电梯江苏苏州２１５１２２）
【摘要】：本文介绍了数字水印的原理和应用方法，研究了一种基于离散余弦变换（ＤＣＤ的数字图像水印算法，并借助 ＭＡＴＬＡＢ缟程工具实现数字水印的嵌入、提取和攻击测试。实验结果表明。对于ＪＰＥＧ压缩和噪声处理。本算法具有较好的鲁 棒性。
ＢＬＯＣＫ２：ｉｄｃｔ２（ＢＬＯＣＫ２）：
图４水印嵌人提取效果图
ａ＝ＢＬＯＣＫ２（Ｉ．Ｉ）／ＢＬＯＣＫＩ（１．１卜Ｉ； ｉｆａ＜０
瞅白庐磅
ｅｌｓｅ
ｗｈｍ＝ｌ； ｅｎｄ
ｅｎｄ ｅｎｄ
％显示提取的水印
ｍｂｐｌｏｔ（３．２．４）ｊⅫ如砥町＃ｉ吐《提取的水印ｔ ５、水印攻击实验
由于数字水印在实际应用中可能会遭到各种各样的攻击． 因此对算法进行攻击测试是衡量一个水印算法优劣的重要手 段。
Ｓｔｅｐ３：将载体图像块逐一进行ＤＣＴ变换。记为 】，ｍ＝２ｘ＇ｚ＇（ｘ曲＝，ｍ（屿Ｖ）Ｉ
其中砌（ｕ，ｖ）为第ｍ个图像块离散余弦变换后空问频率（ｕ，ｖ）处
的大小。ｙ，为从Ｆｍ（ｕ，ｖ）的中频选出的加载的位置，１≤ｒ≤
（Ｍｍ×洲。）×（Ｎ．ｘ８／ＮＤ；驴６∞为水印Ｗｍ＝晰∽。Ｙ’）的位置坐
标，ｌ≤ｒ≤（Ｍｔ×８／Ｍ。）ｘ（Ｎ．ｘＳ／Ｎ。）。按照加法准则，将水印块嵌入 其中。公式如下：Ｙ，＇＝ｏｔＷｂ纠。其中，旺为强度因子，然后用Ｆ来 代替ｙ，为嵌入水印后的ＤｃＴ中频系数。
、
【关键词】：数字水印，ＤＣＴ，ＭＡＴＬＡＢ，ＨＶＳ
ｌ、引言 随着数字技术和互联网技术的迅速发展．许多媒体都采用
了数字化的储存方式．并且通过互联网来发布。这给信息的传播 带来了很大的便利。但是数字媒体很容易被非法复制。其版权保 护逐渐成为需要迫切解决的问题。数字水印技术被认为是解决 此问题最有效的方法．作为版权保护的重要手段而得到了广泛 的研究和应用。是信息领域的一个研究热点。
基于Matlab图像数字水印算法的设计
基于Matlab图像数字水印算法的设计肖玉兰【期刊名称】《广西民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(018)003【摘要】Digital watermarking provide an effective way for overcoming serious problems of digital images on the Internet, including copyright violation, illegal copying and genuine identification, etc. The authors develop a bi-image watermarking method. This paper introduces the commonly used Matlab function in the digital watermarking algorithm and accomplished a new kind of watermark-embedding and detecting algorithm based on the DCT. It has good robustness with the experimental results given that the image embedded watermark after the attack can be extracted successfully.%介绍了Matlab中用于图像数字水印的基本函数，通过设计程序实现了一个DCT城图像数字水印的嵌入和提取算法，并对已嵌入水印的图像实施了攻击（压缩30％）．结果表明，被攻击后的图像仍能成功提取出嵌入的水印信息，具有较好的稳健性和鲁棒性．【总页数】4页(P66-69)【作者】肖玉兰【作者单位】青海师范大学组织部,青海西宁810008【正文语种】中文【中图分类】TP309.7【相关文献】1.基于图像预处理的DCT数字水印算法及其MATLAB实现 [J], 冯战申;贺勤;臧振戎2.基于小波提升的数字图像水印算法及其MATLAB实现 [J], 罗建禄;杨娟;刘颖3.基于Matlab图像数字水印算法的研究 [J], 徐淼;4.基于离散余弦变换的数字图像水印算法及其MATLAB实现 [J], 罗建禄;杨娟5.基于DCT域的图像数字水印算法及matlab实现 [J], 吴和静;闵昆龙;刘芳;刘兴鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于Matlab图像数字水印算法的设计
基于Matlab图像数字水印算法的设计肖玉兰【摘要】Digital watermarking provide an effective way for overcoming serious problems of digital images on the Internet, including copyright violation, illegal copying and genuine identification, etc. The authors develop a bi-image watermarking method. This paper introduces the commonly used Matlab function in the digital watermarking algorithm and accomplished a new kind of watermark-embedding and detecting algorithm based on the DCT. It has good robustness with the experimental results given that the image embedded watermark after the attack can be extracted successfully.%介绍了Matlab中用于图像数字水印的基本函数，通过设计程序实现了一个DCT城图像数字水印的嵌入和提取算法，并对已嵌入水印的图像实施了攻击（压缩30％）．结果表明，被攻击后的图像仍能成功提取出嵌入的水印信息，具有较好的稳健性和鲁棒性．【期刊名称】《广西民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(018)003【总页数】4页(P66-69)【关键词】Matlab;数字水印;数字图像;DCT【作者】肖玉兰【作者单位】青海师范大学组织部,青海西宁810008【正文语种】中文【中图分类】TP309.70 引言网络技术和流媒体技术的迅速发展，给文本、图像、音视频信息的数字存取提供了快速、高效和方便的网络途径.但随之而来的弊端是一些从事网络剽窃的个人(或团体)在没有得到原创作品版权所有者的许可下利用各种非法手段获取并修改网络中传输的数据信息，非法拷贝有版权的内容.如何在网络环境中实施有效的版权保护和信息安全，已成为一个亟待解决的现实问题.诸多研究表明[1-6]，利用现代数字信号处理技术有效实施数字作品的版权保护是业界公认的手段，其中数字水印技术是最典型方法[7-8]，它是利用数字作品中存在的冗余数据把有效的版权保护信息通过一定的方法嵌入到数字化作品中用来保护数字化产品版权的相关技术.根据水印嵌入到数字作品中的区别，数字水印技术相关的算法分为时空域和变换域两大类型.其中时空域算法是将水印信息直接嵌入到数字作品的时间或空间域中；而变换域算法首先将数字作品做相应的数学变换[9-10]处理，通过改变这些变换域的相关系数来达到嵌入水印信息的目的.这两种算法都能成功实现数字水印信息的嵌入和提取，实现有效版权信息的保护，只是算法设计思路、针对性和运行效果不同.Matlab软件含有丰富的库函数，功能强，编程简单.笔者通过介绍Matlab中用于数字图像处理的基本函数，设计程序实现了一个DCT域图像数字水印的嵌入和提取算法，并对已嵌入水印的图像实施了有效的攻击(压缩30%).仿真结果表明，被攻击后的图像仍能成功提取出被嵌入的水印信息，具有较好的稳健性和鲁棒性.1 Matlab中的图像处理函数Matlab是由 MathWorks 公司开发的主要用于矩阵运算和可视化图形图像处理的计算语言，含有专门用于数字图像处理的基本变换函数[4](FFT、DCT、DWT等)，极大地简化了算法的计算机实现.1.1 图像文件I/O函数1) imread和imwrite：用于读写图像文件，图像文件类型可以是.bmp、.hdf、.jpeg和.tiff等格式；2) load：把以.mat 为扩展名的图像文件调入到内存中，以备后续处理；3) save：将工作空间中的变量保存到以.mat 为扩展名的图像文件中.1.2 图像显示函数1) image：显示图像，可返回一个图像的句柄给一个image 对象；2) imshow：用于显示一幅图像；3) truesize：调整图像显示的大小.1.3 离散余弦变换函数(DCT域图像变换)1) dct和dct2：可分别实现一维和二维信号的离散余弦变换；2) idct和idct2：分别实现一维和二维信号的离散余弦反变换；3) blkproc：对图像进行不同的块处理.1.4 水印性能攻击相关的函数1) imcrop：把图像剪裁成具有一定大小的矩形；2) imresize：利用插值方法来调节图像的大小； 3) imrotate：将图像沿逆时针方向旋转指定的角度；4) corr2：计算图像之间的相关系数；5) imadjust：调整图像的对比度； 6) imnoise：给图像加噪处理；7) filter和 filter2：可实现对一维和二维信号的滤波处理.2 图像数字水印算法的实现这里我们以lena1像作为原始图像，将一个图像水印(版权信息)利用变换域算法嵌入到原始图像中，然后再利用水印提取(检测)算法来提取(检测)被嵌入的水印信息；其次，对已嵌入水印信息的图像进行攻击(压缩、剪贴、旋转等)[11]，这里以图像压缩作为攻击，压缩比例可不断变化，文中只给出压缩比为30%的图像；最后对被攻击后的图像中的水印信息再次进行提取(检测)，以验证水印的稳健性和鲁棒性等.该算法及实现在Matlab 7.0环境下完成.2.1 图像水印的嵌入和提取算法如图1和图2所示为图像水印嵌入和提取过程，其中原始图像为256×256×8的lena图像，水印信息为图像水印.图1 水印的嵌入过程Fig.1 Framework for watermark embedding图2 水印的提取(检测)过程Fig.2 Framework for watermark detection2.2 算法软件编程算法的软件程序主要包括：初始化、原始图像读取和显示、图像水印的嵌入、图像水印的提取(检测)和攻击等，由于篇幅有限，这里只给出水印的嵌入、提取(检测)和攻击部分程序：M=256; %原始图像的尺寸N=32; %水印图像的尺寸H=8;I=zeros(M,M); %原始图像J=zeros(N,N); %水印图像BLOCK=zeros(H,H);J=imread('bit1','bmp'); %显示水印图像imshow(J);I=imread('cameraman','bmp'); %显示原始图像imshow(I);tem=1; %嵌入水印信息for c=1:N;for d=1:N;x=(c-1)*H+1;y=(d-1)*H+1;BLOCK=I(x:x+H-1,y:y+H-1);……BLOCK(2,1)=BLOCK(2,1)*(1+a*0.01); %嵌入系数BLOCK=iDCT2(BLOCK); % DCT反变换, 得到含水印的图像I(x:x+H-1,y:y+H-1)=BLOCK; %自适应地嵌入到了图像中endendimshow(I); %显示嵌入水印后的图像imwrite(I,'embeded.bmp','bmp');M=256; %原图像长度N=32; %水印图像长度K=8;I=zeros(M,M); %原始图像Q=zeros(M,M); %嵌入水印后的图像J=zeros(N,N); %水印图像BLOCK1=zeros(H,H);BLOCK2=zeros(H,H);Q=imread('embeded','bmp'); %读取嵌入水印后的图像for c=1:N；for d=1:M；x=(c-1)*H+1;y=(d-1)*H+1;……if a<0W(c,d)=0;elseW(c,d)=1;……endimshow(W);2.3 图像的攻击检测将嵌入水印的图像进行攻击(这里将图像压缩30%)，相应的部分程序如下：L=imread('embeded','bmp');imwrite(L,'attack1.jpg','jpeg','Quality',70);J1=imread('attack1.jpg','jpeg');imshow(J1);%I=imread('cameraman','bmp');for c=1:Nfor d=1:Nx=(c-1)*H+1;y=(d-1)*H+1;……imshow(W);title ('从遭受攻击后图像中提取水印') %图3～8分别为原始图像、水印图像、嵌入水印后的图像、提取的水印图像、受攻击后的图像、受攻击后图像中提取的水印图像.从图3～6可看出，被嵌入到原始图像中的图像水印信息能很好的提取(检测)出来，这说明图像水印的嵌入、提取算法和过程是可行的.从图7可清楚看到，原始图像被攻击(压缩30%)后，仍然能显示完整的图像信息，但图像容量减小了30%，这有利于图像存储和网络传输，既节省了存储空间又提高了传输速度.从图8同样可清楚看到，嵌入水印的图像被攻击(压缩30%)后依然能提取(检测)出水印信息，只是被提取的水印图像中有一些离散的数据点，整个水印图像清晰可见，与原始水印图像差别不大，这说明水印有较好的抗攻击能力，图像质量和效果良好，具有较好的稳健性和鲁棒性.图3 原始图像Fig.3 Original image图4 水印图像Fig.4 Watermark image图5 嵌入水印后图像Fig.5 image after embeded Watermarking图6 提取的水印图像Fig.6 Watermark image detected图7 被攻击的图像(压缩30%)Fig.7 Attacked image(compression ratio of 30%) 图8 攻击后提取的水印图像Fig.8 watermark detection after attacking3 结论通过设计程序实现了一个DCT域图象数字水印的嵌入和提取算法，并对已嵌入水印的图像实施了有效的攻击(压缩30%).仿真实验结果表明，被攻击后的图像中能成功提取出被嵌入的水印信息，既节省了存储空间又提高了传输速度，有利于图像存储和网络传输，具有较好的稳健性和鲁棒性.[参考文献]【相关文献】[1]黄继武. DCT域图像水印: 嵌入对策和算法[J].电子学报, 2000, 28(4):57-59.[2]余燕忠, 王新伟. 应用 MATLAB实现数字水印算法[J].电子科技, 2004,(6): 27-32.[3]Hu C, Wu J. DCT based Watermarking for Video[J]. IEEET rans.Consumer Electronics,1998, 44(1):206-216.[4]张芳. MATLAB与数字水印技术[J].天津工业大学学报, 2004, 2(1):83-84.[5]鞠武,万鲁冲.基于二维混合变换(DCT-DWT)的图像水印算法[J].微计算机信息,2010,26(2):202-205.[6]张秋余,李凯,袁占亭.基于混沌和SVD_DWT的稳健数字图像水印算法[J].计算机应用研究,2010,27(2):718-721.[7]周亚训,叶庆卫,徐铁峰. 基于小波和余弦变换组合的图像水印方案[J].电子学报, 2001,29(12):1693-1695.[8]黄松, 杨华千, 张伟,等. 一个新的基于DCT的自适应数字水印算法[J].计算机科学, 2006,33(6):148-151.[9]闫德勤,韩亚丹,高艳. 一种DCT中频水印嵌入与提取方法[J].计算机工程与应用, 2005, 5:65-67.[10]吕锋,杨彬.一种基于视觉模型的DCT数字水印算法[J].武汉理工大学学报, 2006, 28(12):125-128.[11]邓成,李洁,高新波.基于仿射协变区域的抗几何攻击图像水印算法[J].自动化学报，2010，36(2):221-224.。
基于MATLAB的数字水印技术实现
ｉｒａ ｅ ｒ ｅｄ ｉｗｉ ｍ ｒｅ ｔ ｉｓｏ ｍ ｈｗ
读 映像 图像 图像 文件 的保 存 显示 图像
ｍａ ｔ ２
ｇａ ｒｙ ｍｍ２ ｄｔ ｃ ２ ｄｔ ｃ ２
ｄ ｔ ｗ２ ｉ ｔ ｄ ２ ｗ ｗ ｖｄｃ ａｅｅ２ ｗ ｖｒｃ ａｅｅ２ ｉ ｍ ｉ ｍ２
快 速 离 散 傅 立 叶 变 换 ２维 快 速 离 散傅 立 叶 变换 ２维 离 散余 弦 变换 ２维 离 散 余 弦 反 变换
号进 行频 域反 变换 （Ｄ Ｉ ＷＴ、 Ｔ、 Ｆ ＷＰ ， 到 Ｉ ＤＣ Ｄ Ｔ、 ） 得
含有 水 印信 息的信号 。
收 搞 日期 ：０ ７ Ｏ — ２ ２０ 一 １ １
作 者 简 介 ： ｔ Ｅ１７ 一， ， 徽巢 湖人 。 陵学 院电 气 工程 系教 师 。安徽 大 学 ２０ ： Ｕｄ （ ７ ） 安 Ｅ ９ 女 铜 ０ ４级 硕 士研 究 生 ， 究 方 向 ： 能 研 智 信号处理。
实用工具一 Ｔ Ａ ＭＡ Ｌ Ｂ。
２ 数 字水 印技术
以正常 使用 内嵌 水 印 的数字产 品 ． 如有 非法 盗 用 行 为 ． 很 容 易 被 发现 或 查 处 ， 效 维 护 了所 有 则 有 者 的权 益 ． 防止和 打击 了盗用 者 的非法行 为 。
２２数 字水 印的一般 模型 ．
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ被 广泛应 用 于数 值计 算 、 字信 号 数 处 理 、 统识 别 、 系 自动 控 制 、 经 网 络控 制 、 神 图形 图像 等诸 多领域 【 ｌ 】 。
究 中的常用 函数 （ １ 。 表 ）
表 １常用 函数 汇总
ｌａ ｏｄ
ＳａＶｅ
将 ｝ ｍ ｔ 件读 入工 作 空 间 。 ａ文 将 ｝ ｍ ｔ 件 写 入磁 盘 。 ａ文 根 据 矩 阵 数 据 创 建 灰 度 图像
基于Matlab的数字水印系统的GUI设计
基于Matlab的数字水印系统的GUI设计薛媛【摘要】Digital watermarking technology for digital information security and copyrights provides an effective protection measures. In this paper, through the method of wavelet transform and discrete cosine transform,firstly wavelet transform is used in host color image, then discrete cosine transform is used in the low frequency of wavelet transform. In the end, the color watermark image is embedded into the DC-coefficient of discrete cosine transform. The experimental results show that the proposed digital watermarking system which was used by Matlab is better and robust in adding noise,JPEG compression and a little cropping.%数字水印技术为数字信息安全和版权提供了一种有效的保护措施。
本文通过小波变换和离散余弦变换的方法，首先对载体彩色图像进行小波变换，然后对变换后载体图像的低频子带再进行离散余弦变换，最后将彩色水印图像嵌入到离散变换的直流系数上。
结果证明，在抗噪声攻击、JPEG压缩、小幅度剪切方面利用Matlab软件构建的数字水印系统可达到效果良好，稳健性强。
数字图像水印matlab实现.
论文独创性声明本人所呈交的论文，是指导教师的指导下，独立进行研究和开发工作所取得的成果。
除文中已特别加以注明引用的内容外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并致谢。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
特此声明。
论文作者（签名）：20 年月日摘要随着计算机网络的迅速发展，包括数字图像在内的数字媒体得到了广泛的应用，数字媒体的数据逐渐成为人们获取信息的重要来源，但随之而来出现了一系列如随意复制、编辑、非法传播数字图像的信息安全问题，数字媒体的版权保护问题变的日益突出，数字图像水印技术由此应用而生，已成为信息安全领域的一个研究热点。
本文比较系统地研究了数字水印技术在静止图像中的应用问题。
首先介绍了数字水印技术的发展背景，然后对数字水印的原理、特点、分类、典型算法、应用领域以及评价标准等等进行了简要的分析。
其次，本文主要是针对目前现有数字图像水印算法实现过程比较复杂，其中重点讨论关于DCT的数字图像水印技术的嵌入，提取和水印的攻击测试等。
最后对数字图像水印的特征进行分析总结。
最终通过Matlab这一工具来实现其具体的过程。
通过实验对比分析得到该种算法具有一定的可行性以及较好的鲁棒性。
关键词：数字图像水印，信息安全，DCT算法，Matlab.AbstractWith the rapid development of computer network, digital media, including digital image has been widely used, digital media data gradually become an important source of obtaining information, but there's a series of such as free to copy, edit, illegal dissemination of digital image information security, copyright protection of digital media has become increasingly outstanding, digital image watermarking technology and the application, has become a research hotspot in the field of information security.This paper systematically studies the problems of the application of digital watermarking in still images. It first introduces the development background of digital watermarking, then the principle, characteristics, classification, application of digital watermarking field of typical algorithms, as well as the evaluation criteria and so on were analyzed briefly.Secondly, this paper is mainly aimed at the existing digital image watermarking algorithm is a complicated process, which focused on the digital image watermarking technology about DCT embedding, extraction, as well as the watermark attack test etc.. Finally on the digital image watermarking characteristics were analyzed and summarized. Finally through the tool of Matlab to realize the specific process. Through comparative analysis of the experiment of the algorithm is feasible,and better robustness.Key words: Digital image watermarking, Information security, DCT algorithm, Matlab.目录1 绪论 (1)2 数字图像水印技术 (3)2.1数字图像水印技术的历史及国内外发展现状 (3)2.2数字图像水印的分类和基本特征 (6)2.3数字图像水印的一般模型 (7)2.4数字图像水印的常见算法 (8)2.5数字图像水印技术的应用 (11)3 MATLAB简介 (14)3.1MATLAB简介 (14)3.2MATLAB在数字图像水印中的应用 (14)3.2.1数字图像水印技术 (15)3.2.2图像分析处理 (15)3.3在数字图像水印实现中主要函数 (16)3.3.1图像显示,读取和输出 (16)3.3.2变换频函数 (16)3.3.3攻击函数 (16)3.3.4比较两图像相似度函数 (17)4 数字图像水印攻击分析和评价标准 (18)4.1影响性能的因素 (18)4.2数字图像水印的常见攻击 (18)5 数字图像水印的设计 (21)5.1离散余弦叶变换 (21)5.2离散余弦变换水印嵌入算法及其框图 (23)5.3离散余弦变换水印提取算法及其框图 (25)5.4水印的攻击测试程序与结果 (28)5.4.1不同噪声攻击测试 (28)5.4.2JPEG压缩攻击测试 (30)5.4.3高斯低通滤波攻击 (31)5.4.4其他攻击测试 (31)5.5实验结果分析 (33)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)1 绪论随着Internet的普及，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；数据的交换和传输变成了一个相对简单的过程，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任何地方。
基于Matlab的数字水印设计基于DCT域的水印实现课程设计
要摘数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理地方法在数字化地多媒体数据中嵌入隐蔽地标记，这种标记通常是不可见地，只有通过专用地检测器或阅读器才能提取.数字水印是信息隐藏技术地一个重要研究方向.随着数字水印技术地发展，数字水印地应用领域也得到了扩展，数字. 水印地基本应用领域是版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信当数字水印应用于版权保护时，潜在地应用市场在于电子商务、在线或离线地分发多媒体内容以及大规模地广播服务.数字水印用于隐藏标识时，可在医学、制图、数字成像、数字图像监控、多媒体索引和基于内容地检索等领域得到应用.数字水印地认证方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面数字水印地安全不可见通信将在国防和情报部门得到广泛地应用.本文主要是根据所学地数字图象处理知识，在MATLAB环境下，通过系统编程地方式，建立并实现基于DCT域地数字水印加密系统.该系统主要包含数字水印地嵌入与提取，仿真结果表明，数字水印算法具有有效性、可靠性、抗攻击性、鲁棒性和不可见性，能够为数字媒体信息在防伪、防篡改、认证、保障数据安全和完整性等方面提供有效地技术保障.DCTTLAB；关键词：数字水印；MA录目1 课程设计目地 (1)2 课程设计要求 (2)3 数字水印技术基本原理 (3).......................................................................................................... 33.1 数字水印基本框架.......................................................................................................................... 3算法分类 3.2 ................................................................................................................. 43.2.1 DCT 法.............................................................................................................. 4其他方法 3.2.2 ...................................................................................................... 43.3 实际需要考虑地问题.............................................................................................................. 4不可见性 3.3.1 .................................................................................................................. 5 3.3.2 鲁棒性.............................................................................................................. 5 3.3.3 水印容量3.3.4 安全性 (5)4 基于DCT变换仿真............................................................................................................................................................................................................................ 6 4.1 算法原理.............................................................................................................. 6 4.1.1 准备工作.................................................................................................. 78*8变换块4.1.2 选取.......................................................................................................... 7边界自适应 4.1.3 ................................................................................................. 74.1.4 DCT变换与嵌入.............................................................................................................. 8 4.1.5 恢复空域.................................................................................................................. 8嵌入算法扩展4.2 ......................................................................... 8彩色图像三个矩阵地划分4.2.1 RGB...................................................................................................... 8 4.2.2 八色彩色水印...................................................................................................................... 9水印地提取 4.3 .......................................................................................................................... 9 仿真程序4.45 结果分析..................................................................................................................14结束语..........................................................................................................................16参考文献......................................................................................................................17课程设计目地1数字水印技术是用信号处理地方法在数字化地多媒体数据中嵌入隐蔽地标记，这种标记通常是不可见地，只有通过专用地检测器或阅读器才能提取.数字水印是信息隐藏技术地一个重要研究方向.在数字水印技术中，水印地数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾.从主观上讲，理想地水印算法应该既能隐藏大量数据，又可以抗各种信道噪声和信号变形.然而在实际中，这两个指标往往不能同时实现，不过这并不会影响数字水印技术地应用，因为实际应用一般只偏重其中地一个方面.如果是为了隐蔽通信，数据量显然是最重要地，由于通信方式极为隐蔽，遭遇敌方篡改攻击地可能性很小，因而对鲁棒性要求不高.但对保证数据安全来说，情况恰恰相反，各种保密地数据随时面临着被盗取和篡改地危险，所以鲁棒性是十分重要地，此时，隐藏数据量地要求居于次要地位.数字水印技术是通过一定地算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容当中，但不影响原内容地价值和使用，并且不能被人地知觉系统觉察或注意到.水印信息可以是作者地序列号、公司标志、有特殊意义地文本等，可用来识别文件、图像或音乐制品地来源、版本、原作者、拥有者、发行人、合法使用人对数字产品地拥有权.与加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动地发生，但它可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据地传播、真伪鉴别和非法拷贝、解决版权纠纷并为法庭提供证据.总地来说，数字水印可以携带有版权保护信息和认证信息，保护数字产品地合法拷贝和传播.课程设计要求2利用所学地数字图像处理技术，建立并实现基于DCT地数字水印加密系统，利用MATLAB软件系统来实现水印地嵌入和提取，并对算法地不可见性、鲁棒性进行测试.具体要求：TLAB程序设计方法；（1）熟悉和掌握MA TLAB图像处理工具箱；2）学习和熟悉MA （工具箱对图像进行处理和分析；）学会运用MA TLAB（3格式进行打开、保存、另存、退出等功能操作；）能对图像jpg（4软件对图像进行水印地嵌入和提取；）利用所学数字图像处理技术知识、MATLAB（5（6）在程序开发时，清楚主要实现函数目地和作用，需要在程序书写时做适当注释说明，理解每一句函数地具体意义和使用范围；.）每个程序都必须做到功能仿真成功，运行结果以图片地形式粘贴到报告中（7数字水印技术基本原理3数字水印基本框架3.1一个数字水印系统一般包括三个基本方面：水印地生成、水印地嵌入和水印地提取或检测.数字水印地嵌入和提取地一般过程基本框架如图3.1，图3.2所示.水印生成算法(G)数字水原始载体数(J)水印嵌入算私公(K)图3.1 水印嵌入地一般过程基本框架数字水(W)原始数据水印检测算法估计水印（W）/相似度检测) (I待检测数据W私钥/公钥(K)图3.2 水印检测地一般过程基本框架算法分类3.2.根据水印实现方法不同，数字水印可分为空（时）域数字水印和频域数字水印空域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信号，而频域法加入数字水印地原理是首先将原始信号（语音一维信号、图像二维信号）变换到频域，常用地变换一般有DWT、DCT、DFT、WP和分形.然后，对加入了水印信息地信号进行频域反变换（IDWT、IDCT、DFT、WP），得到含有水印信息地信号.频域法检测水印地原理是将原始信号与待检测信号同时进行变换域变换，比较两者地区别，进行嵌入水印地逆运算，得出水印信息.如果是可读地水印，那么就此结束，如果是不可读水印，如高斯噪声，就将得出地水印与已知水印作比较，由相关性判断，待检测信号含不含水印，故水印地检测有两个结束点.频域法有以下优点：嵌入地水印信号能量可以分布到空域地所有像素上，有利于保证水印地不可见性；视觉系统（HVS）地某些特性（如频率地掩蔽特性）可以更方便地结合到水印编码过程中；频域法可与国际数据压缩标准兼容，从而实现在压缩域（compressed domain）内地水印编码.法3.2.1 DCT．对原始信号做DCT地算法：Cox和Piva等人提出地DCT技术地经典之作.Cox利用随机数发生器产生标准正态序列作为水印信息对图像进行整体DCT变换后，选取除去DC系数之外部分较低频率系数叠加水印信息。
基于Matlab的数字水印设计基于空域的水印实现
摘要数字水印(Digital Watermarking)技术是我们生活中经常见到的信息隐藏技术。
它将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。
空间数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向，另一类是频率数字水印。
空间数字水印采用最低有效位(LSB)算法,通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重要的像素来表达水印的信息,以达到嵌入水印的目的。
本实验是基于matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。
关键词：信息隐藏技术；空间数字水印； LSB算法；matlab目录1 设计任务与目的 (1)2 MATLAB的简介及应用 (1)2.1 MATLAB简介 (1)2.2 MATLAB应用 (1)3 数字水印技术 (2)3.1 数字水印技术的发展 (2)3.2 水印分类 (2)3.3 数字水印的特点 (3)3.4 数字水印技术的基本原理 (4)4 基于LSB的数字水印算法 (5)4.1 LSB算法原理 (5)4.2 LSB算法的实现 (6)4.2.1 水印嵌入算法 (7)4.2.2 水印提取算法 (9)5 MATLAB软件仿真 (11)5.1 仿真结果 (11)5.1.1 水印嵌入仿真 (11)5.1.2 水印提取仿真 (12)5.2 仿真分析 (13)结论 (14)参考文献 (15)基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现1 设计任务与目的(1)通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。
(2)在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。
(3)深入了解利用Matlab设计基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。
(4)提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。
(5)锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。
2 MATLAB的简介及应用2.1 MATLAB简介MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
基于Matlab的图像数字水印技术
基于Matlab的图像数字水印技术摘要：信息技术和计算机网络的迅速发展，使得包括图像在内的数字媒体信息的交流达到了前所未有的深度和广度，与此同时，也使得在网上传播的图像版权保护和服务认证面临着日益严峻的挑战。
做为信息隐藏技术在计算机领域的一项重要应用，数字水印具有双重安全性，即水印的添加与否具有不可知性以及水印的提取受秘钥的保护，因而非常适用于信息安全问题，为保护多媒体信息的版权及信息的合法使用提供了一种新的解决思路。
关键字：数字图像水印技术 Matlab正文：1.图像数字水印技术的概念与特点数字水印可以看作是插入到数字媒体中的数字信号或模板。
水印技术把媒体从一种形式转换为另一种形式，但是水印技术基本上没有改变媒体，确保媒体可以认知，一旦解密后，密码术对媒体没有任何保护，但水印可以始终保存在媒体中。
把与媒体、作者、版权和使用许可的有关信息作为水印嵌入到媒体中，需要时从媒体中检测或提取出这些信息，用于证明原创作者对作品的所有权的证据。
水印与宿主数据紧密结合并隐藏其中，成为宿主数据不可分离的组成部分。
1.1基本原理图像数字水印技术是指用信号处理的方法在图像数据中嵌入隐含标记，水印分为可感知和不易感知两种。
（1）可感知水印。
这是一种可以看见的水印，就像插入或覆盖在图像上的标识。
它与可视纸上的水印相似，这类水印一般选用较淡或半透明图案。
它既可以证明作品的归属，又不妨碍对作品的欣赏，主要应用于标识那些可在图像数据库或Internet上得到的图像预览，防止这些图像被作为商业用途。
（2）不易感知水印。
这是一种应用更加广泛的水印，主要用来鉴别产品的真伪及产权保护。
人们在感觉上的冗余是这种水印存在的前提。
与可视水印相反，它加在图像当中从表面上是不易察觉的。
由于数字产品都是为了满足感官需求，这就要求它的水印不可破坏其欣赏价值与使用价值，要求水印不引人注目。
虽然不易感知的数字水印不能阻止合法产品被非法复制，但是当发生版权纠纷时，所有者可以从中提取出标记，从而证明物品为某人所有。
基于MATLAB的DCT域数字水印技术实现
基于MATLAB的DCT域数字水印技术实现高景山;任神河【摘要】With the rapid development of network and multimedia technology,how to protect the multimedia information＇s security has become a hot topic in the international study,digital watermarking technology arises at this historic moment.Today digital watermarking technology has become a hot in the academic circle as the digital works copyright protection is more and more important.In this article,the current mainstream digital watermarking algorithm is briefly described,the DCT domain digital blind watermarking algorithm is proposed.The experimental results demonstrate that the watermarking algorithm satisfys invisibility and has good robustness for the JPEG Ccompression and noise.%随着网络技术和多媒体技术的飞速发展,如何保护多媒体信息的安全已成为国际上研究的热门话题,数字水印技术应运而生。
作为保护数字作品版权的一种重要手段,数字水印技术己成为当今学术界研究的一个热点。
基于Matlab的图像数字水印系统开发毕业论文
基于Matlab的图像数字水印系统开发[摘要] 数字水印技术是指在宿主数字媒体（图像、声音、视频）等中嵌入一定量的数字信息，它不同于传统的数据加密技术，其目的不是限制对数据的存取，而是保证嵌入的数据不可侵犯和可恢复，是当前数字媒体版权保护的一种有效办法。
由于数字水印技术涉及到的知识面很广，即使是专业人员有时也感到力不从心，那么如何选择一种有效的编程工具便成为一个亟待解决的问题。
本文针对MATLAB与Visual C++ 软件的各自编程优势，提出了一种利用Matlab语言来实现数字水印算法， VC环境下开发应用程序界面，通过编译器将二者有效结合起来，从而形成一个完整的图像数字水印系统。
[关键词] 数字水印 Matlab Visual C++program the digital watermark system with the matlab language[Abstract]The digital watermark is an item of technology that inserting a few of numerical information to the host numeric media (such as picture, sound, video and so on). It is different from the traditional data encryption technology, its goal is not to limit the data access, but to guarantee the inserted data inviolable and resumable, it is a method which is effective protect the media copyright. Because the digital watermark technology is very difficult, even if the professional also feels very difficulty to program sometimes. So how to choose a kind of effective programming tool becomes a problem which urgently awaits to be solved.This article contrapose the MATLAB and Visual C++ software's superiority in respective programming, and advance a kind of method that implements the digital watermark algorithm using the Matlab language. It develops the interface of application program, and uses the Matlab compiler to combine the above two kinds of compilers effectively, in order to forms a complete digital watermark demonstration system.[keywords]digital watermark matlab visual c++目录第一章引言 (6)第二章数字水印技术 (8)数字水印技术的简介 (8)数字水印产生的历史背景 (8)数字水印的基本特性 (9)数字水印技术的复杂性 (9)数字水印技术的常用算法 (10)第三章可实现数字水印技术的高效实用工具——MATLAB (11)MATLAB简介 (11)MATLAB的语言特点 (11)用M ATLAB实现数字水印算法的优点 (13)M ATLAB函数介绍 (13)数据输入输出函数: (13)图像显示与声音播放: (13)变换频函数: (14)攻击函数 (14)第四章数字水印系统模块设计与实现 (15)数字水印系统的总体结构 (15)嵌入水印模块 (16)嵌入水印模块功能描述 (16)嵌入水印的算法基本框图 (17)嵌入水印算法的具体分析 (17)水印提取模块 (19)水印提取的功能描述 (19)水印提取的算法框图 (19)水印提取的算法具体分析 (20)水印算法的稳健性验证模块： (20)水印算法稳健性验证的功能描述 (21)添加噪音 (21)滤波 (21)剪切 (22)压缩 (22)旋转 (23)第五章 MATLAB与VC++的接口实现 (24)集成的几种实现方法 (25)配置编译器 (25)对MATLAB的编译器进行配置 (25)对VC的编译器进行配置 (26)编写M函数文件 (27)将M函数文件转化为脱离MATLAB环境的动态链接 (27)第六章总结与展望 (28)第七章致谢 (29)第八章参考文献 (30)CONTENTS第一章引言 (6)第二章数字水印技术 (8)数字水印技术的简介 (8)数字水印产生的历史背景 (8)数字水印的基本特性 (9)数字水印技术的复杂性 (9)数字水印技术的常用算法 (10)第三章可实现数字水印技术的高效实用工具——MATLAB (11)MATLAB简介 (11)MATLAB的语言特点 (11)用M ATLAB实现数字水印算法的优点 (13)M ATLAB函数介绍 (13)数据输入输出函数: (13)图像显示与声音播放: (13)变换频函数: (14)攻击函数 (14)第四章数字水印系统模块设计与实现 (15)数字水印系统的总体结构 (15)嵌入水印模块 (16)嵌入水印模块功能描述 (16)嵌入水印的算法基本框图 (17)嵌入水印算法的具体分析 (17)水印提取模块 (19)水印提取的功能描述 (19)水印提取的算法框图 (19)水印提取的算法具体分析 (20)水印算法的稳健性验证模块： (20)水印算法稳健性验证的功能描述 (21)添加噪音 (21)滤波 (21)剪切 (22)压缩 (22)旋转 (23)第五章 MATLAB与VC++的接口实现 (24)集成的几种实现方法 (25)配置编译器 (25)对MATLAB的编译器进行配置 (25)对VC的编译器进行配置 (26)编写M函数文件 (27)将M函数文件转化为脱离MATLAB环境的动态链接 (27)第六章总结与展望 (28)第七章致谢 (29)第八章参考文献 (30)第一章引言随着多媒体和网络技术的迅速发展与广泛应用，数字化媒体(如数字图像、数字视频和音频等)的传输和获取变得越来越便捷，一方面促进了人类信息的共享，推动了社会的进步，而另一方面由于其极易复制且复制后的媒体质量与原版几乎没有差异，因此也带来了数字多媒体的版权问题。
MATLAB制作数字水印
MATLAB制作数字水印1. 数字水印1.1背景二十一世纪是数字时代，通信技术的迅速发展和计算机网络的普遍运用，使人们可以通过互联网收发信息，可以随时上传自己创作的数字图象、音乐、视频等作品，可以进行学术交流。
然而，也正是由于网络的这种便捷性、传播迅速的优点使其很容易被非法拷贝，导致数字产品的版权、完整性、有效性得不到保证，严重损害了创作者的利益。
而一些具有特殊意义的数字信息，如涉及司法诉讼、政府机要等信息，更是遭到了不法分子地恶意攻击和随意篡改等，这一系列问题给当今科学家带来了巨大挑战。
基于以上类似问题，数字水印技术可以说是信息时代的特有产物，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及保障信息完整性的新型技术，在音频、图像、视频制品中迅速得到广泛的研究和发展。
1.2基本特点数字水印是加在数字图象、音频或视频中的微弱信号，这个信号是人们能够建立产品所有权、辨认购买者或提供数字产品的一些额外信息。
具体说来，它们都具有以下共同的特征:1. 不可感知性对于数字水印的嵌入，应该对观察者没有视觉障碍，理想情况应该是水印图像与原始图像没有丝毫差别。
2. 鲁棒性鲁棒性是指一个数字水印能够承受攻击的能力，一般来说数字水印方法是针对特定的攻击进行设计。
3. 安全性水印技术的安全性是其最重要的特性，由于它的商业性，其算法必须公开，算法的安全性完全取决于密钥，而不对算法进行保密。
4. 计算复杂度不同应用中，对于水印的嵌入算法和提取算法的计算复杂度要求是不同的，复杂度直接与水印系统的实时性相关。
5. 水印容量水印容量是指载体数据字中可嵌入水印信息位的多少，可以从几兆到几个比特不等。
[1]1.3 数字水印的应用数字水印是以不可感知的方式嵌入到数字信息中的，总体来说它有以下应用: 数字产品产权保护这是数字水印最广泛的应用，将秘密的数字信号嵌入到有价值的数字文件中，这些数字信号是产权的标识，在不破坏数字文件的情况下不能被盗版者出去，起到了保护产权的作用。
基于Matlab的数字图像水印算法设计设计
基于Matlab的数字图像水印算法设计设计1、绪论本章主要介绍信息隐藏技术的背景和研究意义、国内外信息隐藏技术研究现状，并给出全文的结构安排。
1.1信息隐藏技术的背景和研究意义从二十世纪九十年代开始，网络信息技术在全世界范围内取得了迅猛发展，它极大方便了人们之间的通信和交流。
借助计算机网络所提供的强大的多媒体通信功能，人们可以方便、快速地将数字信息（数字音乐、图像、影视等方面作品）传到世界各地，一份电子邮件可以瞬息间传遍全球[1-7]。
但在同时计算机网络也成为犯罪集团、非法组织和有恶意的个人利用的工具。
从恶意传播计算机病毒，到非法入侵重要部门信息系统，窃取重要机密甚至可使系统瘫痪；从用计算机进行金融犯罪，到利用表面无害的多媒体资料传递隐蔽的有害信息，对计算机信息系统进行恶意攻击的手段可谓是层出不穷。
信息隐藏技术在保密通信、版权保护等领域中都具有相当广泛的应用价值，根据不同应用背景，信息隐藏技术可以分为两个重要分支隐写术（Stegano Graphy）和数字水印[8]（Digital Watermarking）。
数字水印主要是为了保护知识产权的，通过在原始媒体数据中嵌入信息来证实该媒体的所有权归属问题。
数字水印的主要目的不是限制对媒体访问，而是确保媒体中水印不被篡改或消除。
因此稳健性是数字水印最基本要求之一。
数字水印中的稳健性是指水印图像经过一些常见改变后，水印仍具有较好可检测性。
这些改变包括常见的图像处理手段（如数据压缩、低通滤波、图像增强、一次抽样、二次量化、A/D和D/A转换等等）、几何变换和几何失真、噪声干扰、多重水印（Multiple Watermarking）的重叠等。
对不同应用场合，要求具有不同的稳健性。
但需要指出的是，存在另一种与稳健水印性质相反的水印，被称为易损水印（Fragile Watermarks），它们被用来证实原始媒体是否被改动过。
稳健性在整个水印系统设计中具有很重要的分量，这也是将隐写术和数字水印分别对待的原因之一。
如何利用matlab软件实现水印添加和提取
如何利用matlab软件实现水印添加和提取如何利用matlab软件实现水印添加和提取？其实也很简单呀？首先是按照你的嵌入规则来进行嵌入。
提取的过程就是嵌入的逆过程1：size=256;block=8;blockno=size/block;%一行有32格LENGTH=size*size/64;Alpha1=0.025;Alpha2=0.1;T1=3;I=zeros(size,size);%产生全矩阵D=zeros(size,size);BW=zeros(size,size);Block_dct1=zeros(block,block);%产生水印，并显示水印信息；subplot(3,2,1);Info='dcf';InfoStrSize=length(Info);%将字符串转换为位数组array=zeros(1,InfoStrSize*8);for m=1:InfoStrSizeInfochar=double(Info(m)); %% 'c'为99for n=1:8array(8*(m-1)+n)=bitget(Infochar,n);%%获得Infochar第n位的值endendplot(array);title('原始水印信息');%显示原图subplot(3,2,2);i=imread('lena.bmp');imshow(i,[]);title('原始图像')%显示prewitt为算子的边缘图BW=edge(i,'prewitt');%BW=edge(I,’Roberts’);%BW=edge(I,’Sobel’);%BW=edge(I,’zerocross’);subplot(3,2,3);imshow(BW);Title('原始图像边缘图');%嵌入水印l=1;k=1;for m=1:blocknofor n=1:blocknox=(m-1)*block+1; y=(n-1)*block+1;%算出每格图像的坐标（x,y）,block=8,8*8的图像小格block_dct1=i(x:x+block-1,y:y+block-1);%取原始图像小格中的像素点到block_dct1矩阵中。
基于Matlab的数字水印设计——基于DCT域的水印实现课程设计
摘要数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理地方法在数字化地多媒体数据中嵌入隐蔽地标记，这种标记通常是不可见地，只有通过专用地检测器或阅读器才能提取.数字水印是信息隐藏技术地一个重要研究方向.随着数字水印技术地发展，数字水印地应用领域也得到了扩展，数字水印地基本应用领域是版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信.当数字水印应用于版权保护时，潜在地应用市场在于电子商务、在线或离线地分发多媒体内容以及大规模地广播服务.数字水印用于隐藏标识时，可在医学、制图、数字成像、数字图像监控、多媒体索引和基于内容地检索等领域得到应用.数字水印地认证方面主要ID卡、信用卡、A TM卡等上面数字水印地安全不可见通信将在国防和情报部门得到广泛地应用.本文主要是根据所学地数字图象处理知识，在MA TLAB环境下，通过系统编程地方式，建立并实现基于DCT域地数字水印加密系统.该系统主要包含数字水印地嵌入与提取，仿真结果表明，数字水印算法具有有效性、可靠性、抗攻击性、鲁棒性和不可见性，能够为数字媒体信息在防伪、防篡改、认证、保障数据安全和完整性等方面提供有效地技术保障.关键词：数字水印；MA TLAB；DCT目录1 课程设计目地 (1)2 课程设计要求 (2)3 数字水印技术基本原理 (3)3.1 数字水印基本框架 (3)3.2 算法分类 (3)3.2.1 DCT法 (4)3.2.2 其他方法 (4)3.3 实际需要考虑地问题 (4)3.3.1 不可见性 (4)3.3.2 鲁棒性 (5)3.3.3 水印容量 (5)3.3.4 安全性 (5)4 基于DCT变换仿真 (6)4.1 算法原理 (6)4.1.1 准备工作 (6)4.1.2 选取8*8变换块 (7)4.1.3 边界自适应 (7)4.1.4 DCT变换与嵌入 (7)4.1.5 恢复空域 (8)4.2 嵌入算法扩展 (8)4.2.1 RGB彩色图像三个矩阵地划分 (8)4.2.2 八色彩色水印 (8)4.3 水印地提取 (9)4.4 仿真程序 (9)5 结果分析 (14)结束语 (16)参考文献 (17)1 课程设计目地数字水印技术是用信号处理地方法在数字化地多媒体数据中嵌入隐蔽地标记，这种标记通常是不可见地，只有通过专用地检测器或阅读器才能提取.数字水印是信息隐藏技术地一个重要研究方向.在数字水印技术中，水印地数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾.从主观上讲，理想地水印算法应该既能隐藏大量数据，又可以抗各种信道噪声和信号变形.然而在实际中，这两个指标往往不能同时实现，不过这并不会影响数字水印技术地应用，因为实际应用一般只偏重其中地一个方面.如果是为了隐蔽通信，数据量显然是最重要地，由于通信方式极为隐蔽，遭遇敌方篡改攻击地可能性很小，因而对鲁棒性要求不高.但对保证数据安全来说，情况恰恰相反，各种保密地数据随时面临着被盗取和篡改地危险，所以鲁棒性是十分重要地，此时，隐藏数据量地要求居于次要地位.数字水印技术是通过一定地算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容当中，但不影响原内容地价值和使用，并且不能被人地知觉系统觉察或注意到.水印信息可以是作者地序列号、公司标志、有特殊意义地文本等，可用来识别文件、图像或音乐制品地来源、版本、原作者、拥有者、发行人、合法使用人对数字产品地拥有权.与加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动地发生，但它可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据地传播、真伪鉴别和非法拷贝、解决版权纠纷并为法庭提供证据.总地来说，数字水印可以携带有版权保护信息和认证信息，保护数字产品地合法拷贝和传播.2 课程设计要求利用所学地数字图像处理技术，建立并实现基于DCT地数字水印加密系统，利用MATLAB软件系统来实现水印地嵌入和提取，并对算法地不可见性、鲁棒性进行测试.具体要求：（1）熟悉和掌握MA TLAB程序设计方法；（2）学习和熟悉MA TLAB图像处理工具箱；（3）学会运用MA TLAB工具箱对图像进行处理和分析；（4）能对图像jpg格式进行打开、保存、另存、退出等功能操作；（5）利用所学数字图像处理技术知识、MATLAB软件对图像进行水印地嵌入和提取；（6）在程序开发时，清楚主要实现函数目地和作用，需要在程序书写时做适当注释说明，理解每一句函数地具体意义和使用范围；（7）每个程序都必须做到功能仿真成功，运行结果以图片地形式粘贴到报告中.3 数字水印技术基本原理3.1 数字水印基本框架一个数字水印系统一般包括三个基本方面：水印地生成、水印地嵌入和水印地提取或检测.数字水印地嵌入和提取地一般过程基本框架如图3.1，图3.2所示.图3.1 水印嵌入地一般过程基本框架图3.2 水印检测地一般过程基本框架3.2 算法分类根据水印实现方法不同，数字水印可分为空（时）域数字水印和频域数字水印.空域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信号，而频域法加入数字水印地原理是首先将原始信号（语音一维信号、图像二维信号）变换到频域，常用地变换一般有DWT、DCT、DFT、WP和分形.然后，对加入了水印信息地信号进行频域反变换（IDWT、IDCT、DFT、WP），得到含有水印信息地信号.频域法检测水印地原理是将原始信号与待检测信号同时进行变换域变换，比较两者地区别，进行嵌入水印地逆运算，得出水印信息.如果是可读地水印，那么就此结束，如果是不可读水印，如高斯噪声，就将得出地水印与已知水印作比较，由相关性判断，待检测信号含不含水印，故水印地检测有两个结束点.频域法有以下优点：嵌入地水印信号能量可以分布到空域地所有像素上，有利于保证水印地不可见性；视觉系统（HVS）地某些特性（如频率地掩蔽特性）可以更方便地结合到水印编码过程中；频域法可与国际数据压缩标准兼容，从而实现在压缩域（compressed domain）内地水印编码.3.2.1 DCT法对原始信号做DCT地算法：Cox和Piva等人提出地DCT技术地经典之作.Cox利用随机数发生器产生标准正态序列作为水印信息对图像进行整体DCT变换后，选取除去DC系数之外部分较低频率系数叠加水印信息。
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摘要数字水印(Digital Watermarking)技术是我们生活中经常见到的信息隐藏技术。
它将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。
空间数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向，另一类是频率数字水印。
空间数字水印采用最低有效位(LSB)算法,通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重要的像素来表达水印的信息,以达到嵌入水印的目的。
本实验是基于matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。
关键词：信息隐藏技术；空间数字水印； LSB算法；matlab目录1 设计任务与目的 (1)2 MATLAB的简介及应用 (1)2.1 MATLAB简介 (1)2.2 MATLAB应用 (1)3 数字水印技术 (2)3.1 数字水印技术的发展 (2)3.2 水印分类 (2)3.3 数字水印的特点 (3)3.4 数字水印技术的基本原理 (4)4 基于LSB的数字水印算法 (5)4.1 LSB算法原理 (5)4.2 LSB算法的实现 (6)4.2.1 水印嵌入算法 (7)4.2.2 水印提取算法 (9)5 MATLAB软件仿真 (11)5.1 仿真结果 (11)5.1.1 水印嵌入仿真 (11)5.1.2 水印提取仿真 (12)5.2 仿真分析 (13)结论 (14)参考文献 (15)基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现1 设计任务与目的(1)通过课程设计把自己在大学中所学的知识应用到实践当中。
(2)在课程设计的过程中掌握程序编译及软件设计的基本方法。
(3)深入了解利用Matlab设计基于Matlab的数字水印设计——基于空域的水印实现。
(4)提高自己对于新知识的学习能力及进行实际操作的能力。
(5)锻炼自己通过网络及各种资料解决实际问题的能力。
2 MATLAB的简介及应用2.1 MATLAB简介MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
2.2 MATLAB应用MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：1)数值分析2)数值和符号计算3)工程与科学绘图4)控制系统的设计与仿真5)数字图像处理技术6)数字信号处理技术7)通讯系统设计与仿真8)财务与金融工程MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
3 数字水印技术3.1 数字水印技术的发展数字水印是一个崭新的信息隐藏技术，首次提出这个概念至今也不到20年。
由于还处在学术研究的高峰阶段，仅有少数应用研究和应用案例，所以还没有形成国际标准、国家标准和行业标准，目前发现除了"国际知名的五家电脑及消费型电子产品主流公司，包括IBM及索尼等已就数字"水印"技术的共同标准达成协议"的报道外，仅发现有成都宇飞信息工程有限责任公司起草并获得国家标准化部门备案的两个企业标准《印刷打印数字水印软件》(备案号:1104-2002)和《基于内容的、非密码机制的计算机与移动存储设备信息安全系统》企业标准(备案号:400-2010)。
所以，学术界对数字水印技术的概念也没有统一的表述和界定。
3.2 水印分类数字水印技术可以从不同角度进行分类，因此有多种分类方法。
1）按特性划分按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和易损数字水印两类。
2）按水印所附载的媒体划分按水印所附载的媒体，我们可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等。
3）按内容划分按数字水印的内容可以将水印划分为有意义水印和无意义水印。
4）按用途划分按水印的用途，我们可以将数字水印划分为票证防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。
5）按水印隐藏的位置划分按数字水印的隐藏位置，我们可以将其划分为时(空)域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。
时(空)域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信息，而频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印则分别是在DCT 变换域、时/ 频变换域和小波变换域上隐藏水印。
随着数字水印技术的发展，各种水印算法层出不穷，水印的隐藏位置也不再局限于上述四种。
应该说，只要构成一种信号变换，就有可能在其变换空间上隐藏水印。
本实验重点研究基于空域的数字水印技术。
3.3 数字水印的特点作为数字水印技术基本上具有下面几个方面的特点。
1）安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当原内容发生变化时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更;当然数字水印同样对重复添加有很强的抵抗性2）隐蔽性:数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用;不会降质;3）鲁棒性:是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持部分完整性并能被准确鉴别。
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。
主要用于版权保护的数字水印易损水印(Fragile Watermarking)，主要用于完整性保护。
当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。
4）水印容量:是指载体在不发生形变的前提下可嵌入的水印信息量。
嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。
尤其是隐蔽通信领域的特殊性，对水印的容量需求很大。
3.4 数字水印技术的基本原理数字水印技术(Digital Watermark):技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。
目前主要有两类数字水印,一类是空间数字水印,另一类是频率数字水印。
空间数字水印的典型代表是最低有效位(LSB)算法,其原理是通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重图3.1是数字水印的嵌入过程，通过密钥可以提高数字水印的隐藏性、抗攻击性，并非必须的输入。
根据不同的用途，嵌入的水印有些是需要还原的，而有些则需要验证水印的存在性，前者需要数字水印的提取算法，而后者需要数字水印的检测算法，根据具体的水印算法，嵌入或提取过程可能有所不同。
数字水印技术是从信息隐藏技术发展而来的，是数字信号处理，图像处理，密码学应用，算法设计等学科的交叉领域。
数字水印最早在1993年由Tirkel等人提出，在国际学术会议上发表题为”Electronicwatermark”的第一篇有关水印的文章，提出了数字水印的概念及可能的应用，并针对灰度图像提出了两种向图像最低有效位中嵌入水印的算法。
1996年在英国剑桥牛顿研究所召开了第一届国际信息隐藏学术研讨会，标志着信息隐藏学的诞生。
4 基于LSB的数字水印算法4.1 LSB算法原理最低有效位方法是最早提出来的最基础的空域图像信息隐藏方法，其他的许多空域算法都是从它的基本原理进行改进扩展得到的，使得LSB方法成为使用最广泛的隐藏技术之一。
现在有一些简单信息隐藏软件大多是运用LSB和调色板调整等相关技术将信息隐藏在24bit图像或256色图像之中，如：Hide and Seek,Stego-Dos,White Noise S-tools等经典信息隐藏软件。
最低有效位( least significant bit，LSB)指的是一个二进制数字中的第0位(即最低位)，具有权值为2^0，可以用它来检测数的奇偶性。
最低有效位和最高有效位是相对应的概念。
在大端序中，lsb指最右边的位。
LSB(全大写)有时也指Least Significant Byte，指多字节序列中最小权重的字节。
LSB算法利用了数字图像处理中位平面的原理，即改变图像的最低位的信息，对图像信息产生的影响非常小，人眼的视觉感知系统往往不能察觉。
以一幅256灰度的图像为例，256灰度共需要8个位来表示，但其中每一个位的作用是不一样的，越高位对图像的影响越大，反之越低的位影响越小，甚至不能感知。
图4.1显示了一幅200×200像素的图像的8个位平面。
图4.1 200×200像素图像的8个位平面图4.1中的第一张是原始图像，后面依次是从高到低的位平面。
可以看出，较高的位平面反映了图像的轮廓等主要信息，而较低的位平面反映的是图像的细节信息，最低的2个位平面看上去和原始图像几乎没有相关性，像是噪声。
4.2 LSB算法的实现LSB算法实现较为简单，首先，需要考虑嵌入的数字水印的数据量，如果嵌入最低的1位，则可以嵌入的信息量是原始图像信息量的1/8，如果适用最低两位则可以嵌入的信息量是1/4，以此类推。
适用的最低位越多，嵌入的数字水印的信息量越大，同时对图像的视觉效果影响也越大。
然后，适当调整数字水印图像的大小和比特位数，以适应数字水印图像数据量的要求。
最后，对原始图像中要使用的最低位置0，再将数字水印数据放入原始图像的最低位即可。
下面通过MATLAB7.1来实现这一算法。
LSB算法原理程序代码：clc;clear all;A = imread('color.bmp'); % 显示原始图像subplot(3,3,1);imshow(A);title('原始图像'); % 显示8个位平面图像for i=8:-1:1A_bitplane = bitshift(bitget(A,i),i-1);subplot(3, 3, 9-i+1); %显示8个位图imshow(A_bitplane);title(['位平面' num2str(i)]);endMATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化工具软件，利用MATLAB只需要几个函数和十来行语句就可以实现基本的LSB算法，而如果用C语言等程序语言来实现则可能需要上百行的语句。