半脆弱水印算法研究

I

半脆弱水印算法研究

摘要：随着计算机及网络技术的飞速发展，数字图片传播和拷贝变得越来越方便。对数字图片的信息安全和版权的保护也成为迫切需要解决的实际问题。数字水印技术是保护知识产权的有效方法。载有水印的图片的完整性和所有权可通过由图片中提取出的水印证明，由此可防止数字图片被盗版或被篡改。为了实现数字水印信息的安全性、鲁棒性、不可感知性以及检测的准确性，论文进行了以下工作：

(1)通过对水印信息使用Arnold变换进行置乱，实现了水印信息的安全性。

(2)通过修改中高频部分数据的方法嵌入水印，实现了水印信息的鲁棒性和不可感知性。

(3)通过使用两个不相关的伪随机序列嵌入水印，大大提高了检测的准确性。

关键词：数字水印；傅立叶变换；图像处理；信息安全

II The Research of Semi-fragile Watermarking Algorithm

Abstract: It is more and more convenient to spread and copy digital images along with the network technology development, and it has become an urgent problem to be solved to protect the copyright and information security of digital images. Digital watermarking technology is an effective method to protect Intellectual Property. Integrity and ownership of the watermarked digital images are proved by the reliable evidences which are extracted from them as watermarks. Piracy and tamper can be avoided by watermark technology. In order to realize safety, robustness, imperceptibility of watermark and accuracy of detection, following works has been done in this paper:

(1)Watermark information is processed by Arnold transformation which raises safety

of the watermark.

(2)Watermarks are embedded by modifying data in medium and high frequency parts

of the image in FFT domain. Robustness and imperceptibility of the watermark is achieved.

(3)Two irrelevant pseudo-random sequences which are used to embed watermarks

into images are generated which improves accuracy of detection.

Key words：Digital watermarking, Fourier transform, Image processing, Information security

西南科技大学本科生毕业论文III

目录

第一章绪论 (1)

1.1 背景、目标和意义 (1)

1.2 数字水印技术的国内外研究现状 (4)

1.2.1 空间域水印技术 (4)

1.2.2 变换域水印技术 (5)

第二章数字水印技术概述 (7)

2.1 数字水印的定义及属性 (7)

2.2 数字水印常见模型 (8)

2.2.1 一般数字水印嵌入模型 (8)

2.2.2 数字水印提取的理论模型 (9)

2.3 数字水印种类 (10)

2.3.1 数字水印嵌入位置归类 (10)

2.3.2 数字水印检测方式归类 (11)

2.3.4 数字水印的鲁棒性归类 (11)

2.4 对数字水印的攻击和评价的标准 (12)

2.4.1 对数字水印的攻击方式 (12)

2.4.2 数字水印评价的标准 (13)

2.5 数字水印的典型计算 (13)

2.5.1 空间域算法 (13)

2.5.2 变换域数字水印算法 (16)

第三章基于傅里叶域的半盲水印 (19)

3.1 基于Arnold变换的图像置乱算法 (19)

3.2 水印算法 (21)

3.2.1 算法原理 (21)

3.2.2 数字水印嵌入算法 (23)

3.2.3 数字水印提取算法 (24)

3.3 实验结果及分析 (26)

3.3.1 不同嵌入强度下实验结果 (27)

致谢 (33)

参考文献 (34)

附录1 (37)

附录2 (41)

附录3 (44)

附录4 (45)

附录5 (46)

第一章绪论

1.1 背景、目标和意义

虽然造纸术和纸币最早出现在中国，但是直到1282年意大利发明了防伪纸币。纸币中被嵌入了金属丝，以至于纸币嵌入部分薄至透明。最早水印技术的目的和意义无从考证，也许也是用来辨别真伪，尤其是纸制品。或许他们仅仅是用来将原产品修饰的更加丰满。直到18世纪，欧美出现了水印防伪纸币，被用来鉴别货币真伪，并衍生出其他文件的水印。更早的水印技术可能更加接近于信息加密，譬如1499年出版的书《Hypnerotomacbia Polipbill》，每一章的首字母组合出来便是一句话：Poliam Frater Franciscus Columna Peramavit(Father Francesco Columna loves Polia)。

而对于数字水印是什么时候开始出现的，很少有人能道清。1979年，Szpanski发表了一篇描述检测文件是否被篡改的机械方法。9年以后，Holtet al.描述了如何在音频信号中植入验证码的方法。而在1988年，Komatsu和Tominaga第一次使用了“数字水印”这个词汇。直到上世纪90年代，数字水印技术才开始蓬勃发展。1995年开始，科学家们对数字水印技术的研究结果如春笋般展现。

图1.1 每年在IEEE发表的关于数字水印技术文章数