Patchwork数字水印.ppt
(完整word版)数字水印
摘要随着计算机通信技术的迅速发展，传播数字多媒体信息也越来越方便快捷，迅速兴起的互联网以电子印刷出版、电子广告、数字仓库和数字图书馆、网络视频和音频、电子商务等新的服务和运作方式为商业、科研、娱乐等带来了许多机会。
然而,随之而来的盗版和侵权行为也越来越猖獗,对数字产品的保护和信息安全的迫切需求使得数字水印技术成为多媒体信息安全研究领域的一个热点问题.数字水印可以标识作者、所有者、发行者、使用者等并携带有版权保护信息和认证信息，保护数字产品的合法拷贝和传播.数字水印技术近年来得到了较大的发展，基于变换域的水印技术是目前研究的热点。
数字水印是利用数字作品中普遍存在的冗余数据和随机性，把标识版权的水印信息嵌入到数字作品中,从而可以起到保护数字作品的版权或其完整性的一种技术.本文首先介绍了数字水印的背景、意义以及目前国内外的研究现状等基本问题，接着介绍了数字水印的基本特征、原理，随后介绍了数字水印的基本框架和数字水印的分类，为数字水印算法的提出、实现及测试提供了理论依据。
介绍了一种基于DCT的数字水印嵌入算法以及一种基于小波变换的数字水印嵌入算法，使用MATLAB设计了实验方案。
关键字：数字水印Matlab DCT 小波变换AbstractWith the rapid development of computer communication technology, the spreadof digital multimedia information more and more convenient, rapid rise of Internet publishing electronic printing，electronic advertising, digital storage and digital libraries, online video and audio, e-commerce and other new servicesmany opportunities for commercial，research，entertainment，and mode of operation。
数字水印技术PPT课件
与现代光学技术相结合
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PART3 基于数字全息的水印技术
基于数字全息的水印技术
•
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gmark (x, y) g0 (x, y)=gmark (x, y) exp[i2(x, y)]
Gmark ( ,) g0 (x, y) exp[2 i( x y)]dxdy R(,) R0 exp[2i(a b)]
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数字水印技术（Digital Watermarking）
• 数字水印为计算机网络上的多媒体产品的版权保护等问题提供了有效 的解决方案。
• 它通过在原始数据中嵌入秘密信息(水印)来证实该数据的所有权。 • 被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等。
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特点
• 数字水印技术具有以下几个方面的特点：
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基于数字全息的水印技术
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g0(x, y)的傅里叶变换谱与参考光波R发生干涉，其光强分布可以表示为
H ( ,) Gmark ( ,) R( ,) 2
(4)
Gmark ( ,) 2 R( ,) 2 Gmark ( ,)R( ,)* Gmark ( ,)* R( ,)
(4)式中第一二项为傅里叶变换全息图的晕轮光和中心亮点，对再现像的质量影 响很大，应该去除，去除后变为：
盗版
5
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• 保护数字产品的知识产权和阻止盗版已经成为数字产 品和网络应用面临的严峻问题。
• 对数字图像、音频、视频等多媒体产品进行水印处理 已经成为近年来研究的热点领域之一
如何在网络环境中实施有效的版权
保护和信息安全？
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信息隐藏
• 信息隐藏是把机密信息隐藏在大量信息中不让对手发觉的一种方法。
信息隐藏技术_第四章_数字图像水印PPT课件
Robust against user level operations, e.g. image
compression.
2020/10/14
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按可见性分类
•不可见水印 •可见水印
2020/10/14
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按检测方式分类
•非盲检测 Non-blind detection
Use the original signal.
隐秘通道 隐写术 阈下信道 数字水印 可视分存
隐写 隐写分析 鲁棒水印 脆弱水印
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普通水印 数字指纹
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数字水印定义
•Digital watermarking is the process of embedding information into a digital signal. The signal may be audio, pictures or video, for example. If the signal is copied, then the information is also carried in the copy. •数字水印是永久镶嵌在其他数据(宿主数据) 中具有可鉴别性的的数字信号或模式，而 且并不影响宿主数据的可用性。
•Additive and multiplicative noise (gaussian, uniform, etc.)
•Filtering (High pass, low pass, linear, nonlinear, etc.)
•Lossy compression (JPEG, MPEG-x, H.26x, etc.)
2020/10/14
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数字水印技术ppt-精选文档
5 5 2 15, 0, 15
5
15 0 0 1＝ 15 , D 15 , 0 0 0
10 5 5 1 0 1 1 T 15, 15 E A A 5 10 5 0 1 1 , 1 1 5 5 10 0 0 0 1
5 5 5 1 1 1 1 1 T ＝0， A A 5 5 5 0 0 0 , 2 1 , 3 0 5 5 5 0 0 0 0 1
的奇异值分解。
解：
1 2 5 5 5 1 1 1 T A A 1 2 2 2 2 5 5 5 1 2 5 5 5
5 E AT A
5 5
5 5 5
1 r T T V ( A A)V
其中V 是正交阵。令
D2 0 O 0
O O
V (V1 ,V2 )
O O
V1T T D2 V T A A (V1 , V2 ) O 2
2 7 0 1 ＝ 1 7 3 5 2 3 7 1 5
0 5
1
5 5 1 T 解 U1 x 0 得 1 , 单位化 1 35 - 3 - 3
例、求
1 1 1 A 2 2 2
其中
U1 AV1 D 1
把
U1 扩充成交阵
U (U1 , U 2 )
U2
即求解方程
第七章 数字水印技术-变换域算法ppt课件
压缩攻击对AC系数的影响 • 压缩的哪一步会造成图像数据的损失？
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压缩攻击对AC系数的影响
59 60 58 57
23.625 4.5169 1.75 1.1056
含水印图像：F 61
62 59
59 59 61
59 60 60
57 58 56
DCT变换 D1.05920.17681.17130.7803
以抵抗压缩攻击
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NEC算法的原理 • 考查DCT变换域中什么位置适合嵌入水印？
– 从水印不可见性考虑
• 将水印嵌入DCT变换域的AC高频系数
– 从水印鲁棒性考虑
• 将水印嵌入DCT变换域的DC系数或AC低频系数
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NEC算法的原理 • 为了解决水印不可见性和鲁棒性的矛盾，COX等人通
过类比通信中的扩频技术，将水印信息嵌入到图像的 AC低频系数，产生了第一个基于扩频思想的数字水印 算法。
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NEC算法描述 • 水印的产生
– 将1bit水印扩展成能量小的水印序列 – 产生一个长度为N的随机序列W作为水印信息
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NEC算法描述
• 水印的嵌入 – 对图像数据进行二维DCT变换 – 寻找最大的N个DCT系数X用来携带水印信息 – 根据下式得到含水印的DCT系数S
• Si=Xi (1+αWi)，其中W是水印， α是尺度因子，用于控制 水印的嵌入强度
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NEC算法实现
• %文件名:COX_Embed.m • %函数功能：将均匀分布的随机序列(水印信号)按照
cox扩频方法嵌入到载体图像的DCT系数中 • %格式:J = COX_Embed (I, W, alpha, N) • %参数说明： • %I: 原始图像矩阵 • %W:水印信息 • %alpha: 水印强度 • %N :嵌入水印长度 • %J:嵌入水印图像矩阵
数据库水印技术ppt课件
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(3) 鲁棒性: 在经历多种无意或有意的信号处理过程的攻
击后, 数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。 除了各种恶意攻击外，对关系数据库的正常维护和更新
也会修改数据值。数据库水印的鲁棒性是指水印数据库不 会因为数据的某种改动而导致水印信息丢失的能力。倘若 攻击者修改的元组数量很多，嵌入在数据库中的水印信息 遭到破坏，那么该关系数据库也会因数据修改太多而失去 其本身的使用价值。
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数据库水印的特点
数据库水印是指用信号处理的方法在数据库中嵌入不易 察觉且难以去除的标记, 在不破坏数据库内容和可用性的 前提下, 达到保护数据库安全的目的。由于数据库的特殊 性, 在其中不易找到能插入水印标记的可辨认冗余空间, 因 而研究具有一定难度, 成熟的水印算法还很少。与多媒体 数据相比, 数据库水印的主要区别在于:
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29
(1) 多媒体数据对象是由大量的位组成的, 并且许多位是 冗余的。关系数据库则是由许多独立的元组组成, 难以找 到可辨认的冗余空间。 (2) 多媒体数据对象各个点之间主要存在空间上的有序关 系, 而组成关系数据库的元组之间以及元组的属性值集合 之间是无序的, 数据间一般存在依赖关系。
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数字水印典型算法
目前，典型的数字水印算法主要有空域算法、变换域算 法、压缩域算法、NEC算法和生理模型算法五类。
。
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数字水印技术
随着计算机技术和通信技术的飞速发展，数字信息可以 以多种形式在网络上方便、快捷地传播。人们通过网络看 电影、听音乐、看新闻、网上购物等，网络与数字信息已 成为许多人生活、工作不可缺少的部分。
数字水印及其应用PPT课件
2021
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空间域算法举例
• Patchwork算法：首先选中N对像素点， 然后通过增加一个点的亮度值，而相应 降低另一个点的像素值，以此来嵌入信 息。
为了提高水印的鲁棒性，算法将像素对 扩展为像素区域对。
对有损的滤波、压缩、扭转等具有较好 的抵抗能力。
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文本水印算法
• 文本水印算法：通过改变行间距、字间 距、字符特征或同义词替换等来嵌入信 息。
Embed 101 • • •
marked
130 = 10000011 123 = 01111010 117 = 01110101 ••••••••••
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DCT变换
正变换：
F c (,) M 2c (N ) c () M 1 N 1 f( x ,y ) c2 o N ( 2 x s 1 )[ ] c2 o M ( 2 y s 1 )[ ] x 0 y 0
• 信息隐藏：将机密信息隐藏于公开信息中，通 过传递公开信息而传递机密信息。
• 数字水印：数字水印是以可感知或不可感知的 形式嵌入到数字多媒体产品（文本、音频、视 频、图形和图象等）中的、用于版权保护、内 容检验或提供其它信息的信号。
• 数字水印处理技术是水印生成、嵌入、抽取和 检测以及攻击等过程的统称。
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NEC算法
• NEC算法：NEC实验室的COX等人提出的水印算 法,原则为：
• 水印信号应该嵌入源数据中对人的感觉最重要 的部分。在频谱空间中，这种重要部分就是低 频分量。这样，攻击者在破坏水印的过程中， 不可避免地会引起图象质量的严重下降。
• 水印信号应该由具有高斯分布的独立同分布随 机实数序列构成。这使得水印经受多拷贝联合 攻击的能力大大增强。
数字水印
本章总结
本章需要重点理解的是密码学的基本概念 DES加密技术的优缺点 DES加密技术的优缺点 RSA加密算法的基本原理 RSA加密算法的基本原理 掌握使用PGP加密工具进行文件和邮件的加 掌握使用PGP加密工具进行文件和邮件的加
密。
本章习题
【1】、密码学包含哪些概念？有什么功能？ 【2】、简述对称加密算法的基本原理。 【3】、利用对称加密算法对“1234567”进行加密，并进行解密。（上 、利用对称加密算法对“1234567”
机完成） 【4】、简述非对称加密算法的基本原理。 【5】、利用非对成加密算法对“1234567”进行加密，并进行解密。 、利用非对成加密算法对“1234567” （上机完成） 【6】、比较对称加密算法和公开密钥算法，分析他们的异同。 【7】、恺撒密码是公元前50年古罗马恺撒用过的密码，加密方法是把a 、恺撒密码是公元前50年古罗马恺撒用过的密码，加密方法是把a 变成D 变成D，b变成E，c换成F，依次类推，z换成C。这样明文和密文的字母 变成E 换成F，依次类推，z换成C 就建立一一对应的关系。加密原理其实就是：对明文加上了一个偏移值 29，即“a”对应的ASCII码位97，“D”对应的ASCII码为68，相减得到29。 29，即“ 对应的ASCII码位97， 对应的ASCII码为68，相减得到29。 编写程序1：实现恺撒密码加密单词“julus” 编写程序1：实现恺撒密码加密单词“julus”。（上机完成） 编写程序2：实现解密，将程序1 编写程序2：实现解密，将程序1得到的密文进行解密。（上机完成） 【8】、简述PGP加密技术的应用。 、简述PGP加密技术的应用。 【9】、使用PGP软件加密文件，并将与其他人交换密钥。（上机完成） 、使用PGP软件加密文件，并将与其他人交换密钥。（上机完成）
数字签名与数字水印.ppt.ppt
数字水印的工作过程
密钥Key
原始水印 d
原始数据 X
变换 水印信息
嵌入密钥 Kin
对 比
对 比
原始数据
X
原始水印 d
水印信息 逆变换
嵌入算法 嵌入水印
提取密钥 Kin
水印提取 检测
含有水印 的数据Xd
历史ⅱ岳麓版第13课交通与通讯 的变化资料
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[自读教材·填要点]
一、铁路，更多的铁路 1．地位 铁路是 交通建运设输的重点，便于国计民生，成为国民经济 发展的动脉。 2．出现 1881年，中国自建的第一条铁路——唐山 至开胥平各庄铁 路建成通车。 1888年，宫廷专用铁路落成。
DSS的签名和验证过程
数 据
M
连
接
发送方
公共参数p 私钥Ks
摘要D
Hash
签名
发送方
公共参数p 公钥Kg
M
Hash
s
r
验证
比较
随机数k
发送签名方
接收验证方
DSS采用的是SHA散列函数计算消息摘要D。签名方在签名时，将消息摘要D和 一个随机数k一起作为签名函数的输入。签名函数使用发送方的私钥Ks和一组公 共参数P，产生两个输出（s，r）作为签名结果。验证方就是通过比较接收到的 签名结果与自己计算出来的签名结果，根据它们是否相等来判断签名的有效性。
2．特点 (1)近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和 航空都获得了一定程度的发展。 (2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。 (3)地域之间的发展不平衡。 3．影响 (1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式， 一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的 联系，丰富了人们的生活。 (2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。
基于Patchwork算法的数字水印嵌入技术
本科学生毕业论文论文题目：基于Patchwork算法的数字水印嵌入技术学院：电子工程学院年级：2008级专业：电子信息科学与技术姓名：贾仁旭学号：20086600指导教师：王晓飞2012年4月30日摘要当今社会随着数字媒体信息使用的增长,使得人们可以快捷方便地获得数字信息和在线服务。
但同时，盗版也变得更加容易，对数字内容的管理和保护成为迫切需要解决的问题。
本文介绍了数字水印技术的发展情况及数字水印的研究的重要性，对数字水印的应用及算法做了简单的介绍。
着重介绍了数字水印Patchwork算法，并且利用Matlab编程实现了这一算法。
通过实验验证了嵌入水印后的图像和原始图像几乎毫无差别，说明水印达到了很好的隐藏效果，充分证实了数字水印的不可感知性。
关键词信息隐藏；数字水印；空域图像水印技术；PatchworkAbstractToday's society the use of digital media is growing rapidly, making it quick and easy access to digital information and online services. But at the same time, piracy has become easier, the digital content management and protection of the urgent need to address the problem.This article describes the development of digital watermarking technology and the importance of the study of digital watermarking, digital watermarking applications and algorithms to do a brief introduction. Focuses on digital watermarking Patchwork algorithm, and the use of Matlab programming algorithm. Verified by experiments almost no difference in the watermarked image and original image, a watermark to reach the hidden, fully confirmed by digital watermark imperceptibility.Key wordsInformation hiding; digital watermark; airspace image watermarking technology; Patchwork目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 数字水印研究的重要意义 (1)1.3 本课题的主要研究内容及章节安排 (2)第二章数字水印技术 (3)2.1 数字水印技术介绍 (3)2.1.1数字水印的基本框架 (3)2.1.2 数字水印系统的分类及特性 (8)2.1.3 数字水印的主要应用领域 (9)2.2 数字图像水印技术 (10)2.2.1 空域图像水印技术 (10)2.2.2 DCT域图像水印技术 (11)2.2.3 小波域图像水印技术 (12)2.3 数字水印的应用实例 (13)2.3.1 数字签名 (13)2.3.2 在电子印章中的应用 (14)2.3.3 指纹身份认证水印 (14)第三章Patchwork数字水印 (16)3.1 Patchwork算法的概述 (16)3.2 Patchwork算法方法描述 (16)第四章程序设计 (18)4.1 算法的伪C代码描述 (18)4.2 试验程序 (20)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第一章绪论1.1 引言数字水印技术是新兴的信息隐藏技术。
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简单的Patchwork实验
用伪随机置换策略选取足够多的像素点，然后取其 前一半构成像素集合{ai},另一半构成像素集合{bi}。 标准的Patchwork水印检测算法中，主要的判定式是：
sum 2k
该式的实际意义是说两组经过调整的像素的平 均亮度差值应非常接近于2度。本身应该是个比较小 的数，但在理论上不应该小于原始图像未加水印前 的平均亮度差值。
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简单的Patchwork实验
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水印检测
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考虑到灰度图像实际上就是Yuv模型中的Y分 亮，所以，基于亮度统计特性的空域隐藏算法 比较多地应用在灰度图像上。当然这并不表示 它们只适用于灰度图像。
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Patchwork数字水印算法
Patchwork算法是一种数据量较小、能见度很低、 鲁棒性很强的数字水印算法，其生成的水印能够抗 图像剪裁、模糊化和色彩抖动。 以隐藏1bit数据为例，Patchwork算法首先通过伪 随机数生成器产生两个随机数序列，分别按图像的 尺寸进行缩放，成为随机点坐标序列。然后将其中 一个坐标序列对应的像素亮度值降低，同时升高另 一坐标序列对应的像素亮度。 由于亮度变化的幅度很小，而且随机散布，并不集 中，所以不会明显影响图像质量。所选取的伪随机 数生成器的种子就是算法的密钥。
水印的检测算法与秘密信息的提取算法不同，不 要求原始图像的参与，而仅根据待测图像来鉴别。
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Patchwork数字水印算法
算法的伪C代码描述为：
int k;
float δ ;
for (i=1;i<=N;i++) sum+=( lum（ai）-lum（bi）);
if ( sum 2k ) /*此和值足够接近于2k*/ 存在水印；
基于图像亮度统计特性的数字 水印
Patchwork数字水印
《信息隐藏实验教程》教学幻灯片十二
1
Patchwork数字水印算法
“Patchwork”一词原指一种用各种颜色和形 状的碎布片拼接而成的布料，它形象地说明 了该算法的核心思想，即在图像域上通过大 量的模式冗余来实现鲁棒数字水印。
与LSB算法不同，Patchwork是将水印信息 隐藏在图像数据的亮度统计特性中，给出了 一种原始的扩频调制机制。尽管该算法一般 只能隐藏1bit信息，但仍然可以在一定程度 上对图像数据的版权给予保护。
3
Patchwork数字水印算法
Patchwork的水印嵌入算法的具体描述如下：
随机选择N对像素点(ai，bi) lum（）=像素点亮度值 for (i=1;i<=N:i++) (lum（ai），lum（bi）) =( lum（ai）+1，lum（bi）-1)；
上述算法基于一个基本的假设：给一个值足 够大的n值，对于根据伪随机数生成器生成序列 选取的图像像素对(ai，bi)，所有像素点ai的亮 度平均值与所有像素点bi的亮度平均值非常接近。
quantity
(ai bi )
பைடு நூலகம்
i 1
10 lum
quantity
9
简单的Patchwork实验
下表对于未加水印的原始lenna图像在不同种子控制下 {ai} 与 {bi} 的 平 均 亮 度 差 。 {ai} 与 {bi} 的 选 取 使 用 hashreplacement.m。可以看到，在未加水印前，图像像 素的平均亮度差远小于1度（1度=1/128=0.0078）。在检 测中，可以定义判定阈值为0.002∽0.005。
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简单的Patchwork实验
只有当假定原始图像未加水印前的平均亮度差值为0
时，才可以无限的将δ取小以保证在水印检测中不出
现将无水印的图像判断为有水印的图像这一错误。但 在实际操作中，这样一来的直接结果就是导致了在水 印检测中发生将有水印的图像判断为无水印的图像错 误的概率大大增加。所以在实验中调整判断方法为
4
Patchwork数字水印算法
当对图像按Patchwork算法嵌入水印后，使 得所有像素点ai的亮度平均值增加1，而所 有像素点bi的亮度平均值减少1。在水印被 嵌入后，这些像素点的亮度变化是能够被 准确检测到的。这个假设是必要的且在水 印嵌入和检测过程中可得到证实。
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Patchwork数字水印算法