基于LSB的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法概要
本科毕业设计-基于lsb的信息隐藏技术的实现
引言信息隐藏将在未来网络中保护信息不受破坏方面起到重要作用,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。
信息隐藏的方法有很多种，基于图象的信息隐藏检测技术是隐写分析技术的基础，对于保障网络信息安全和提高信息隐藏算法的安全性具有重要意义。
最低有效位算法LSB（Least significant bit）是一种简单而通用的信息隐藏方法，大部分的多媒体文件（如图像、音频和视频文件等）都可作为LSB算法中的载体。
本文讨论以图像为载体的LSB隐藏算法。
第一章绪论1.1 信息隐藏技术的来源随着互联网的迅速发展，网上提供服务越来越丰富，人们如今可以通过因特网发布自己的作品、重要信息和进行网络贸易等，但是随之而出现的问题也十分严重：如作品侵权更加容易，篡改也更加方便。
计算机和通信网技术的发展与普及，数字音像制品以及其他电子出版物的传播和交易变得越来越便捷，但随之而来的侵权盗版活动也呈日益猖獗之势。
因此如何既充分利用因特网的便利，又能有效地保护知识产权，已受到人们的高度重视。
信息隐藏技术作为网络安全技术的一个重要新兴课题，内容涉及数据隐藏、保密通信、密码学等相关学科领域，作为隐蔽通信和知识产权保护等的主要手段，正得到广泛的研究与应用。
为了打击犯罪，一方面要通过立法来加强对知识产权的保护，另一方面必须要有先进的技术手段来保障法律的实施。
信息隐藏技术以其特有的优势，引起了人们的好奇和关注。
人们首先想到的就是在数字产品中藏入版权信息和产品序列号，某件数字产品中的版权信息表示版权的所有者，它可以作为侵权诉讼中的证据，而为每件产品编配的唯一产品序列号可以用来识别购买者，从而为追查盗版者提供线索。
此外，保密通信、电子商务以及国家安全等方面的应用需求也推动了信息隐藏研究工作的开展。
中国自古就有这样的谚语，叫做“耳听是虚，眼见为实”，“百闻不如一见”，英语中也有“Seeing is believing”的说法。
这些都表明人们往往过分相信自己的眼睛，而这正是信息隐藏技术得以存在和发展的重要基础，在这一研究领域，大量事实告诉人们：眼见不一定为实！1.2信息隐藏技术的发展1.2.1历史上的隐写术现代信息隐藏技术是由古老的隐写术(Steganography)发展而来的，隐写术一词来源于希腊语，其对应的英文意思是“Covered writing”。
一种基于LSB算法的数字水印改进技术
一种基于LSB算法的数字水印改进技术高会军;刘文霞;暴轩;张卫光;胡师【摘要】介绍数字水印技术的基本原理,详细论述基于最低有效位数字水印技术的实现过程,结合实际应用提出改进方案,通过Matlab实验给出同一载体图像嵌入不同容量水印后图像的PSNR值,得出了水印容量和鲁棒性相互制约的重要结论.实验证明了方案的可行性,最后指出这种技术的局限性.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2009(032)013【总页数】3页(P86-88)【关键词】LSB算法;数字水印;水印容量;PSNR【作者】高会军;刘文霞;暴轩;张卫光;胡师【作者单位】南海舰队指挥所,自动化站网络技术室,广东,湛江,524001;延安大学,物理与电子信息学院,陕西,延安,716000;南海舰队指挥所,数据库室,广东,湛江,524001;南海舰队指挥所,数据库室,广东,湛江,524001;南海舰队指挥所,数据库室,广东,湛江,524001【正文语种】中文【中图分类】TN3090 引言随着通信和计算机技术的发展，信息安全已成为人们普遍关注的问题。
随着因特网的日益普及，多媒体信息的使用已达到了前所未有的深度和广度，其发布形式也愈加丰富，这样就为创造者和使用者提供了很大的便利，但这些特性也容易被盗版者利用，因而，采用多种手段对数字作品进行保护，对侵权者进行惩罚已经成为十分迫切的工作。
版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。
应用数字水印技术，可以辨认媒体所有权信息、媒体合法用户信息。
数字水印与多媒体数据永久地结合在一起。
当该作品被盗版或出现版权纠纷时，所有者即可从盗版作品中获取水印信息作为依据，从而保护所有者的权益。
1 数字水印技术的基本原理1.1 数字水印基本模型[1,2]数字水印处理技术主要包括数字水印的嵌入、提取和检测。
通过的水印模型框架如图1、图2所示。
图1 数字水印嵌入模型图2 数字水印提取模型1.2 数字水印的特性数字水印有很多特性，其中最主要的三个特性是保真度、鲁棒性和容量。
图像数字水印技术研究综述
图像数字水印技术研究综述纲要：从数字水印的系统模型下手，对多种数字水印算法的精华思想进行研究综述和对照剖析。
此中包含 LSB 算法、 Patchwork 算法等空间域数字水印算法， DCT 、 DFT 、DWT 及其各自衍生发展出的多种频次域数字水印算法，还有鉴于向量机的数字水印算法和鉴于跳频技术的数字水印算法。
指出了各样算法的特色和合用范围。
重点词：数字水印；图像；版权保护；空间域；频次域中图分类号： TP391 文件表记码： A 文章编号：1009-3044(2008)36-2742-03Summary on Image WatermarkingTechnology WANG Wen-juan(School of Information, Capital University of Economic and Business, Beijing 100026, China)Abstract: Start with Digital Watermarking system model, summary and analysis the essence of many digital watermarking methods. Including the space domain digital watermarking algorithm such as the LSB algorithm, and the Patchwork algorithms , frequency domain digital watermarking algorithm such as DCT, DFT, DWT and their derivatives. There are digital watermarking algorithm based on the vector machines anddigital watermarking algorithm based on frequency-hopping technology. At last point out the various featuresof the algorithm and its application.Key words: watermarking; image; copyright; space domain; frequency domain1前言数字水印是解决多媒体信息的版权保护难题的一种技术，它是指利用数字作品中广泛存在的冗余数据和随机性，把版权信息等内容的数据（水印）嵌人到数字作品中，经过从加了水印的数字作品中检测或提取水印（有关版权的信息），进而起到保护数字作品版权的一种技术。
基于LSB的数字水印算法及MATLAB实现概要
文章编号:1002-6886(2008 02-0067-03基于L SB 的数字水印算法及M AT LAB 实现黄仿元(贵州大学职业技术学院, 贵州贵阳550003作者简介:黄仿元(1980— , 男, 助教, 现于贵州大学攻读电子与通信工程专业工程硕士, 主要研究方向:数字图像处理、信号与信息系统。
收稿日期:2008-1-2摘要:数字水印技术是近些年提出的一种信息隐藏技术, 该技术为多媒体信息的版权保护提供了一种新的方法。
本文首先介绍了数字水印技术的原理、特点及分类, 然后讨论了基于LS B 的数字水印算法, 最后利用MAT LAB7. 0对这一算法进行了仿真。
关键词:数字水印信息隐藏LS B MAT LABD i g it a lW a ter mark i n g Ba sed on L SB and I m ple m en t a ti on of M AT LABHUANG FangyuanAbstract:D igitalW ater marking is a kind of advanced technol ogy of infor mati on hiding appeared in recent years . W e p r ovided s ome ne w ways of copyright p r otecti on for the multi m edia infor mati on with this technol ogy . I n this paper, we intr oduced digital water marking technol ogy p rinci p les, characteristics and classificati on firstly, then discussed the p rinci p le of digital water marking based on LS B , and si m ulated the algorith m with MAT LAB7. 0finally .Key words:water mark; i m f or mati on hiding; LS B;MAT LAB0前言随着计算机的普及、网络技术的发展、媒体信息的数字化, 音乐、图像、视频等多媒体信息的传播变得越来越方便, 拷贝、传播、蔽, 同时难以取证, , 人们发明了一种将公司标识、, 以此来标识公司信息或者媒体所有权等信息, 这一技术就是信息隐藏技术中的一个分支———数字水印技术。
3数字水印攻击实验
(2)伪造的肯定检测
(3)统计学上的水印抽取
(4)多重水印
(二)实际应用中的典型攻击方式
实际应用中4种典型的攻击方式如下：
(1)鲁棒性攻击：在不损害图像使用价值的前提下减弱、移去和破坏水印，也就是各种信号处理操作，还有一种可能性是面向算法分析的。
(2)表示攻击：这种攻击并不一定要移去水印，它的目标是对数据作一定的操作和处理，使得检测器不能检测到水印的存在。
所有嵌入水印的方法都包含两个基本的构造模块：水印嵌入系统和水印恢复系统。
(1)水印嵌入系统的输入为：水印、载体数据和一个可选的公钥或私钥。水印可以是任何形式的数据，比如数值、文本、图像等。密钥可用来加强安全性，以避免未授权方恢复和修改水印。当水印与私钥或公钥结合时，嵌入水印的技术通常分别称为秘密水印技术和公开水印技术。水印系统的输出称为加入了水印的数据。水印嵌入方案如图4.1.81所示。
(2)点击“浏览”按钮，选择提取后的水印文件存放路径。
(3)输入密码。
(4)点击“提取信息”按钮。
(5)点击“确定”按钮，弹出原始水印与提取水印对比窗口。需注意的是，只有当水印文件为后缀是“.txt”和“.bmp”时对比效果最好。
(6)在该窗口可比较原始水印与提取的水印视觉上的差异，还给出原始水印与提取水印相似度的客观评价指标――归一化相关系数，并且将提取的水印进行保存。
图4.1.81数字水印嵌入方案
(2)水印恢复系统的输入为：已经嵌入水印的数据、私钥或公钥、原始数据或原始水印(取决于添加水印的方法)，输出的是水印W，或者某种可信度的值，它表明了所考查数据中存在给定水印的可能性。水印恢复方案如图4.1.82所示。
图4.1.82数字水印恢复方案
(二)常用实现方法
鲁棒数字图像水印综述
DW T是一种时间 ———尺度 (时间 ———频率 )信号的多分辨
率分析方法 ,在时频两域都具有表征信号局部特征的能力 。根 据 HVS的照度掩蔽特性和纹理掩蔽特性 ,将水印嵌入到图像的 纹理和边缘等中不易被察觉 。
在图像的 DW T域中 ,图像的纹理 、边缘等信息主要表现在 HH (H igh2H igh:水平和垂直方向均为高通子带 ) 、HL ( H igh2low: 水平方向为高通子带 ,垂直方向为低通子带 )和 LH (Low2H igh: 水平方向为低通子带 ,垂直方向为高通子带 )细节子图中一些 有较大值的小波系数上 。我们可以通过修改这些细节子图上的 某些小波系数来嵌入水印信息 。
文献 [ 4 ]考虑到图像分块的临界噪声阈值矩阵 ,考虑到人 类视觉系统掩埋特性 ,提出了具有较高鲁棒性的 DW T数字图像 水印算法 ,且该算法具有良好的不可感知性 。
文献 [ 5 ]首先提出了一种基于点特征和二维小波变换的水 印策略 。
文献 [ 1 ]提出了一种基于噪声识别函数 (Noise V ision Func2 tion, NVF)的 DW T 鲁 棒 数 字 图 像 水 印 技 术 。详 见 3. 4. 2 的 分析 。
Keywords Robust digital image watermarking Human vision system DCT NVF
1 引 言
人们在日常生活中时时刻刻与水印打交道 。曾几何时 ,水 印成了辨别真假最重要的防伪手段 :举起一张印有水印的钞票 , 对着光 ,可以看到清晰的伟人肖像 。该水印是在造币过程中直 接嵌入纸币的 ,因此很难伪造 。水印已经成为鉴别纸币真假的 方法 。
由于以 JPEG ( Joint Photographic Experts Group )标准压缩 、 图形缩放等均影响频率域中的高频部分 ,频率域算法在嵌入水 印时可以有针对性地避开这些单元 。而且 ,叠加在频率域上的 信号经逆转换后会遍布整个空间域的所有像素 ,图形被剪裁后 水印能量损失较小 。基于变换域的数字水印技术往往采用类似 于扩频图像的技术来隐藏水印信息 。这类技术一般基于常用的 图像变换 (基于局部或是全局的变换 ) ,变换域方法的优点是 :
基于LSB的图像数字水印实验
基于LSB的图像数字⽔印实验1. 实验类别设计型实验：MATLAB设计并实现基于LSB的图像数字⽔印算法。
2. 实验⽬的了解信息隐藏中最常⽤的LSB算法的特点，掌握LSB算法原理，设计并实现⼀种基于图像的LSB隐藏算法。
条件实验条件3. 实验(1) Windows 2000或Windows Xp以上操作系统；(2) MATLAB 6.5以上版本软件；(3)图像⽂件4. 实验原理基于LSB的图像数字⽔印任何多媒体信息在数字化时都会产⽣物理随机噪声，⽽⼈的感官系统对这些随机噪声并不敏感。
替换技术就是利⽤这个原理，通过使⽤秘密信息⽐特替换随机噪声，从⽽实现信息隐藏⽬的。
图像⾼位平⾯对图像感官质量起主要作⽤，去除图像最低⼏个位平⾯并不会造成画⾯质量的下降。
利⽤这个原理可⽤秘密信息（或称⽔印信息）替代载体图像低位平⾯以实现信息嵌⼊。
LSB算法选⽤最低位平⾯来嵌⼊秘密信息，最低位平⾯对图像的视觉效果影响最轻微，但很容易受噪声影响和攻击，可采⽤冗余嵌⼊的⽅式来增强稳健性加以解决，即在⼀个区域中嵌⼊相同的信息，提取时根据该区域中的所有像素判断。
1.嵌⼊⽔印.m脚本代码:clear all;clc;picpath = input('请输⼊图⽚绝对路径(加单引号):');watermark_path = input('请输⼊⽔印⽂件绝对路径(加单引号):');msgfid = fopen(watermark_path,'r'); % 打开秘密⽂件，读⼊秘密信息[key,count] = fread(msgfid,'ubit1'); % 读取秘密信息，存⼊key，count为成功读⼊了多少位fclose(msgfid); % 关闭⽂件i = imread(picpath);i1 = i(:,:,1); % 提取RGB第1层嵌⼊⽔印[row,col] = size(i1); % x⾏y列contents = row * col; % 图像能嵌⼊⽔印最⼤⽐特数if count > contentsdisp('warning: 当前图⽚容量⽆法通过LSB⽅法嵌⼊所有⽔印信息!按enter退出matlab.');pause;quit;elsedisp(['当前图⽚通过LSB能嵌⼊的最⼤⽔印⽐特数为: ',num2str(contents),' bits']);endkey_counter = 1;round_counter = 0;total_watermark_bits = 0;if mod(count,row) == 0round = floor(count/row);elseround = floor(count/row) + 1;endfor ii=1:1:roundfor jj = 1:1:rowi1(jj,ii) = bitset(i1(jj,ii),1,key(key_counter,1));% bitset函数改变像素值最后⼀位bit为⽔印bit值key_counter = key_counter + 1;total_watermark_bits = total_watermark_bits + 1;if key_counter > countbreak;endend %内层forround_counter = round_counter + 1;disp(['当前嵌⼊轮数: ',num2str(round_counter)]);if key_counter > countdisp(['LSB嵌⼊正常结束!共嵌⼊⽔印⽐特数: ',num2str(total_watermark_bits),' bits']);break;endend %外层fori(:,:,1) = i1;imwrite(i,'E:\new\LSB_watermarked.bmp');figure;subplot(1,2,1);imshow(picpath);title('原始图像');subplot(1,2,2);imshow(i);title('LSB嵌⼊⽔印后的图像');运⾏截图:2.提取⽔印.m脚本代码:clear all;clc;picpath = input('请输⼊待提取LSB⽔印图⽚绝对路径(加单引号):');watermark_bits = input('请输⼊提取的⽔印⽐特数:');i = imread(picpath); % 读取含有⽔印信息的彩⾊图像i1 = i(:,:,1);key = zeros(watermark_bits,1); % 创建⼀个watermark_bits⾏1列的全0矩阵，⽤于存放⽔印⽐特[row,col] = size(i1);key_counter = 1;round = 0;round_counter = 0;total_watermark_bits = 0;if mod(watermark_bits,row) == 0round = floor(watermark_bits/row);elseround = floor(watermark_bits/row) + 1;endfor ii = 1:1:roundfor jj = 1:1:rowkey(key_counter,1) = bitget(i1(jj,ii),1); % 提取图像矩阵的bit⽔印信息key_counter = key_counter + 1;total_watermark_bits = total_watermark_bits + 1;if key_counter > watermark_bitsbreak;endend %内层forround_counter = round_counter + 1;disp(['当前提取轮数: ',num2str(round_counter)]);if key_counter > watermark_bitsdisp(['LSB⽔印提取正常结束!共提取⽔印⽐特数:',num2str(total_watermark_bits),' bits']);break;endend %外层forfobject = fopen('E:\new\LSB_watermark.txt','w'); % 以只写模式打开⼀个名为mark_message.txt的⽂件,不存在则创建之fwrite(fobject,key,'bit1'); % 将key矩阵中的数作为bit写⼊⽂件句柄为fobject的⽂件fclose(fobject); % 关闭⽂件句柄所对应的⽂件运⾏后hidden.txt与LSB_watermark.txt⽂件⽔印内容LSB⽔印实验的要点1.该实验选取的是彩⾊RGB图像，是3维图像，因此要选RGB中的某⼀层进⾏⽔印嵌⼊，可以选第1，2或3层，分别对于R,G,B层,本实验选择R层及第⼀层i1 = i(:,:,1)2.还应对图像所能容纳⽔印⽐特最⼤数进⾏检查，以防⽔印信息太多导致嵌⼊失败.3.嵌⼊完成后，要将选取的RGB层赋给原3维矩阵对应层i(:,:,1) = i14.代码注意if及for与end配对，⼀个if或for配⼀个end上述脚本在matlab6.5能正确运⾏.。
一种强鲁棒性的抗打印扫描数字图像水印算法
一种强鲁棒性的抗打印扫描数字图像水印算法韩天明;魏维;李雪【摘要】A digital image watermarking algorithm applied in printing surveillance system is proposed. First,we divide the document image to be printed into blocks with high volume of embedding in same size, and conduct 3-order discrete wavelet transform (DWT) on each image block. Secondly, we modulate the amount of positive and the negative coefficients in high-frequency sub-band according to the adaptive coefficients being transformed in each order, so as to achieve watermarking embedding; Thirdly, we extract the watermarking by unequal weight, the extraction process does not need original image, and those watermarking with scanning resolution above 75dpi can all be extracted correctly. Experimental results show that the algorithm is effective in resisting geometry distortion and has robustness for printing, duplicating and scanning, it can achieve the goal of copyright protection and source authentication for printing documents.%提出一种在打印监控系统中应用的图像数字水印算法.将待打印的文档图像进行高嵌入量的相同大小的分块,对每一小块图像进行三级小波变换(DWT),根据各级变换后的自适应系数调整高频子带中正负号系数的数量来实现水印信息的嵌入;通过不均匀加权的方法提取水印,提取过程不需要原始图像,扫描分辨率在75dpi以上均可正确提取.实验表明,该算法能够有效抵抗几何攻击,对打印、复印和扫描具有鲁棒性,可实现对打印文件进行版权保护和来源鉴别.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2012(029)009【总页数】4页(P281-284)【关键词】数字水印;小波变换;自适应系数;打印扫描;不均匀加权【作者】韩天明;魏维;李雪【作者单位】西安通信学院研究生管理大队陕西西安710106;解放军91876部队河北秦皇岛066203;西安通信学院指挥信息系统系陕西西安710106;解放军62041部队吉林长春130122【正文语种】中文【中图分类】TP3010 引言打印输出设备的大量使用使印刷品的盗版越来越多，伪造越来越精明，也使许多重要或者机密信息以纸质文件为传播途径而泄露出去。
一种强鲁棒性的图像数字水印算法的设计
一种强鲁棒性的图像数字水印算法的设计石红梅【摘要】Aiming at the current image watermark research status and existing problems,the article proposes a digital watermarking algorithm based on the discrete wavelet transform.By choosing low and middle sub band of the wavelet packet decomposition of the origin%针对当前图像水印的研究现状和存在的问题,提出了一种基于离散小波变换域的数字水印算法。
该算法选择在原始图像小波变换的中、低频子带嵌入水印,提高了水印的容量和不可见性。
并结合人类视觉系统模型,实现了水印的强鲁棒性。
对所提出的算法进行了大量的实验及性能分析。
实验结果表明,该算法对常见的图像攻击如JPEG压缩、加噪、剪切等具有较强的鲁棒性,同时也很好地保证了水印的不可见性。
【期刊名称】《常州信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(010)003【总页数】4页(P36-39)【关键词】数字水印;鲁棒性;攻击测试【作者】石红梅【作者单位】苏州工业职业技术学院电子工程系,江苏苏州215104【正文语种】中文【中图分类】TP309信息时代的到来，使得传统的媒体正向数字化转变。
各种形式的多媒体作品纷纷以网络形式出现，使得作品的侵权更加容易。
传统的信息安全以密码学为基础，从根本上解决不了问题。
而数字水印是一种有效的保护数字产品版权和维护数据安全的技术，是信息隐藏研究领域的一个重要分支。
它将具有特定意义的标记(水印)，利用数字嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，以证明创作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据，同时通过对水印的检测和分析来保证数字信息的完整可靠性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。
数字图像水印算法抗几何攻击鲁棒性研究 - 电子与信息学报200804
第30卷第5期电子与信息学报Vol.30No.5 2008年5月Journal of Electronics & Information Technology May 2008数字图像水印算法抗几何攻击鲁棒性研究袁大洋肖俊王颖(中国科学院研究生院信息安全国家重点实验室北京 100049)摘要：数字水印对抗各种攻击的鲁棒性一直是水印研究者所关注的一个焦点，其中几何攻击是实际应用中经常出现的一种攻击方式，而常规的水印算法对几何攻击却无能为力，因此水印算法对几何攻击的鲁棒性被认为是数字水印技术走上商用的一个关键点。
该文总结了已有的典型抗几何攻击数字水印算法，从理论分析和实验验证两个角度对他们进行了比较和分析，并指出了下一步可能的发展方向，对抵抗几何攻击水印算法的发展具有一定的指导作用。
关键词：数字水印；几何攻击；同步模板；绝对同步；不变水印中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2008)05-1251-06Study on the Robustness of Digital Image Watermarking Algorithmsto Geometric AttacksYuan Da-yang Xiao Jun Wang Ying(Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Information Security State Key Laboratory, Beijing 100049, China) Abstract: The robustness of digital watermarking to various attacks is a focus of researchers, while geometric attacks are very common attacks in practical applications. But conventional watermarking algorithms are helpless in face of geometric attacks, so the robustness to geometric attacks is called a bottleneck of commercial digital watermarking. The existing typical watermarking algorithms robust to geometric attacks are summarized, then they are compared and analyzed from the points of theoretical analyses and experimental validations. The possible development trends are pointed out, which can instruct the development of watermarking algorithms resistant to geometric attacks.Key words: Digital watermarking; Geometric attack; Synchronization template; Absolute synchronization;Invariable watermarking1引言各种数字作品在其传输和使用过程中，必然会经历各种操作或攻击，这些操作或攻击有的是无意的，有的是有意的。
数字图像水印的提取和鲁棒性分析
数字图像水印的提取和鲁棒性分析随着数字技术的不断进步，数字图像的使用越来越广泛。
同时，随着数字图像的盗用问题日益严重，数字图像水印技术也得到了相应的发展。
数字图像水印技术可以将一些信息嵌入到数字图像的像素中，使得这些信息在图像被修改或篡改时能够被保留下来。
但是，数字图像水印技术也面临着水印提取和鲁棒性的问题。
本文将从数字图像水印的提取和鲁棒性两个方面探讨数字图像水印技术的研究。
一、数字图像水印的提取数字图像水印的提取是将嵌入到数字图像中的水印信息从图像中提取出来的过程。
数字图像水印的提取可以分为两种方法：密码学方法和通信学方法。
密码学方法是将水印嵌入到数字图像中的过程采用的加密算法进行加密，提取时需要密钥才能成功提取。
通信学方法则是将水印嵌入到数字图像中的过程采用的差错控制编码，在提取时可以进行误差矫正来提取出水印信息。
两种方法各有优缺点，需要根据具体情况选择。
数字图像水印的提取存在着一些问题，比如嵌入到数字图像中的水印信息被恶意篡改或者丢失等问题。
因此，数字图像水印的鲁棒性成为了研究的重点。
二、数字图像水印的鲁棒性分析数字图像水印的鲁棒性是指水印嵌入到数字图像中后能够在图像的修改或加噪声的情况下仍然能够提取出水印信息的能力。
数字图像水印的鲁棒性分析是研究数字图像水印是否能够抵抗各种攻击的能力。
数字图像水印的鲁棒性分析可以从以下三个角度出发：1. 算法鲁棒性算法鲁棒性指数字图像水印算法能否抵抗各种攻击并提取出水印信息的能力。
算法鲁棒性是数字图像水印技术研究的基础，保证了数字图像水印技术的稳定性和安全性。
2. 嵌入鲁棒性嵌入鲁棒性指数字图像水印能否在嵌入到数字图像的过程中抵抗各种攻击并保持水印信息的能力。
在数字图像水印嵌入的过程中，水印信息可能会受到各种噪声的干扰，如果不能抵抗这些攻击，就会影响到数字图像水印技术的使用效果。
3. 提取鲁棒性提取鲁棒性指数字图像水印能否在提取水印信息的过程中抵抗各种攻击和噪声的干扰。
一种基于模糊理论的鲁棒性数字水印算法概要
万方数据1.1模糊系统的建立模糊系统以图像块矩阵熵值和标准差值作为输入参数,隶属度函数采用高斯函数(公式(3。
以图像块的水印嵌入强度为输出结果,隶属度函数采用三角函数(公式(4,则模糊系统框图如图1所示。
’标准差(3图1模糊系统框架示意图一』苎二=￡卫f(x,or,c=e2一(30z≤n竺。
≤石≤b(4婴b≤戈≤cc-b0X≥c模糊系统详细设计如下:f1第1个输入参数为图像块熵值En(Bk,其语言变量词集为{smoth,odn,rough,依次表示为平滑、一般和粗糙。
(2第2个输人参数为图像块标准差值Std(Bk,其语言变量词集为∽越,texture,edge,依次表示为平滑、纹理和边缘。
f3输出结果为图像块的水印嵌入强度o,其语言变量词集为{as,S,b,vbl,依次表示为最弱、弱、强和最强。
模糊规则设计如下:if(En(晚is smoothand(Std(Bkis∥mthen@is秽s;if(En(B女is odnthen(0is5;if(En(B1is roughand(Std(Bkis edgethen@is b;if(En(Bkis roughand(Std(Bkis texturethen(o is vb。
系统中模糊and和or算子取值为模糊交(min和模糊并(max;模糊蕴含算子为最小运算(Mamdani:A—B=min ‰@,gB(x;模糊合成算子选用模糊并(max;反模糊化采用中心法(Centroid。
基于该模糊系统的WAFS算法水印的嵌入强度从光滑区到纹理区逐步增大。
这可以从模糊系统的输入/输出曲面图上直观看出,如图2所示。
由于人眼的视觉特性是对图像的光滑区敏感,对边缘区较敏感,而对图像的纹理区相对不敏感。
而WAFS算法的这种水印嵌入强度设置策略和人眼的视觉特性正好完全吻合。
因而使水印在最大程度上对人眼不可见,从而在保证算法鲁棒性的前提下,进一步增强水印的隐蔽性。
在本系统中En(B^、Std(Bk和。
LSB
基于LSB 的数字水印技术一、 数字水印技术的产生背景：随着计算机技术的发展和相关信息技术的进步，特别是Internet 和多媒体技术的飞速发展，数字化产品越来越普及。
由于数字化产品的传播、复制、篡改和窃取比较容易，所以如何有效地保护数字产品的版权和防止数字产品的盗版就变得越来越紧迫。
数字水印（Digital Watermarking ）技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体当中(包括多媒体、文档、软件等)或是间接表示(修改特定区域的结构)，且不影响原载体的使用价值，也不容易被探知和再次修改。
但可以被生产方识别和辨认。
通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。
数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。
数字水印是实现版权保护的有效办法，是信息隐藏技术研究领域的重要分支。
作为一种新型的有效的版权保护手段，数字水印技术倍受人们的关注。
数字水印主要是通过在原始资料中嵌入秘密信息——水印,来证实资料的所有权。
二、 LSB 数字水印技术的原理：1、LSB 的解释：LSB 是LeastSignificant Bit 的缩写，即最低有效位。
将秘密信息嵌入到载体图像像素值的最低有效位，也称最不显著位，改变这一位置对载体图像的品质影响最小。
这是一种简单而实用的信息隐藏算法，大部分多媒体的文件都可以用作LSB 算法的载体。
2、运行程序weipingmianfenjie.m 文件，得到源图像的8个位平面如下：原图像512*512第1个位平面第2个位平面第3个位平面第4个位平面第5个位平面第6个位平面第7个位平面第8个位平面由图可以看出，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。
而较高的位平面反映的图像的轮廓等主要信息,而较低的位平面反映的图像的细节信息，最低的两个位平面看上去几乎与图像没有相关性。
利用这个原理,如果我们将最低位，甚至是最低的两位替换成数字水印的数据,即载入水印，那么，此时人眼也难以察觉加入数字水印前后的图像的变化,这样就能够实现数字水印的秘密嵌入，并且实现人类视觉的不可觉察性。
基于变换域感知哈希的医学图像鲁棒水印算法研究
该算法采用了变换域感知哈希技术，通过对医学图像进行特征提取和哈希编码，实现了对医学图像的鲁棒性保护。此外，该算法还采用了自适应嵌入技术，能够根据宿主图像的特征和攻击类型自适应地调整水印嵌入的强度和位置，进一步提高了算法的鲁棒性和不可见性。
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虽然本文提出的算法具有较好的鲁棒性和不可见性，但是在实际应用中仍然存在一些问题。例如，该算法对于一些复杂的攻击类型可能无法完全抵抗，需要进一步改进和完善。此外，该算法的自适应嵌入技术还需要进一步优化和完善，以提高对不同攻击类型的鲁棒性。
攻击类型与测试ຫໍສະໝຸດ 水印算法鲁棒性测试与结果分析
该水印算法可以应用于医学图像的版权保护、真伪鉴别、完整性校验等多个领域，为医学图像的处理和应用提供了新的解决方案。
该水印算法基于变换域感知哈希技术，具有较高的鲁棒性和安全性；同时，由于医学图像具有较高的分辨率和信息量，该算法能够实现高精度的水印提取和验证，为医学图像的处理和应用提供了可靠的保障。
水印提取方法
提取水印信息时，需要将嵌入的水印信息从图像中提取出来。一种简单的方法是通过计算图像的PHA值并与原始PHA值进行比较来提取水印信息。
基于变换域感知哈希的水印算法设计
鲁棒性
不可见性
容量
水印算法性能评估指标
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水印算法实验与结果分析
在CT图像上应用水印算法，能够有效地提取和验证水印信息，证明了算法在医学图像上的可行性和实用性。
2023-10-27
基于变换域感知哈希的医学图像鲁棒水印算法研究
引言医学图像处理与特征提取基于变换域感知哈希的水印算法设计水印算法实验与结果分析结论与展望参考文献
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目录
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引言
基于LSB的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法
基于LSB的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法
何冰
【期刊名称】《系统仿真技术》
【年(卷),期】2010(006)004
【摘要】现有的基于空域的最不重要位(Least Significant Bit,LSB)水印算法缺乏抵抗几何攻击的能力,例如将嵌入水印后的图像旋转微小的角度就会导致水印检测的失败.为了提高空域的LSB水印算法抗几何攻击的能力,提出了1种基于LSB的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法.通过仿真实验证明该算法对于旋转的几何攻击具有良好的检测精度,并且整个算法实现简单,嵌入的水印数据容量大,是1种简单可靠的数字水印算法.
【总页数】4页(P304-307)
【作者】何冰
【作者单位】渭南师范学院物理与电子工程系,陕西,渭南,714000
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于LPM和双谱分析的抗旋转攻击零水印算法 [J], 何冰
2.数字图像水印算法抗几何攻击鲁棒性研究 [J], 袁大洋;肖俊;王颖
3.基于奇异值分解的抗几何攻击鲁棒性盲水印算法 [J], 何冰;朱志平
4.基于SVD和Radon变换的抗旋转攻击盲水印算法 [J], 何冰
5.抗旋转攻击的小波域数字水印算法 [J], 何冰;袁卫
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2010年11月第6卷第4期系统仿真技术Syste m S i m u l ation Tec hno l ogyN ov .,2010V o.l 6,N o .4中图分类号:TP 273文献标识码:A基于LS B 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法何冰(渭南师范学院物理与电子工程系,陕西渭南 714000摘要:现有的基于空域的最不重要位(L east S i gnificant B it ,LSB水印算法缺乏抵抗几何攻击的能力,例如将嵌入水印后的图像旋转微小的角度就会导致水印检测的失败。
为了提高空域的LSB 水印算法抗几何攻击的能力,提出了1种基于LSB 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法。
通过仿真实验证明该算法对于旋转的几何攻击具有良好的检测精度,并且整个算法实现简单,嵌入的水印数据容量大,是1种简单可靠的数字水印算法。
关键词:最不重要位;几何攻击;安全性;R adon 变换A D igital I m ageW ater marki ngM et hod Agai nstRotation Attac k Based on LSBHE B in(Depart m ent ofPhysics and E lectron ic Eng i neeri ng ,W eiNan Nor m alUn i versit y ,W ei nan 714000,Ch i naAbstract :The ex isti n g dig ita l i m age w ater m ark i n g m ethod based on LSB i n spati a l dom a i n w ithout resisting to geo m etric a ttack ab ility ,fo r ex a m ple ,the i m ag e is ro tated by little ang l e s and the author could no t detect w a ter m ar k.I n o r der to i m prove t h e LSB dig ital i m age w a ter m ar k i n g m ethod aga i n st ro tation attack ab ility i n spatia l dom a i n ,the paper propo ses a d i g ita l i m ag e w a ter m ar k i n g m e t h od ag ainst ro tation attack ba sed on LSB .E xperi m enta l results show the superi o rity o f t h e pr opo sed m ethod fo r ro tation attacks ,m eanw h il e ,our m ethod is accom p lished easily and e m beded data i n for m a ti o n is larger ,w h ich is a si m p l e and credible dig ita lw a ter narki n g m ethod .Key words :least si g n ificant b i;t g eom e tric attacks ;security ;R adon transfo r m基金项目:渭南师范学院研究生专项基金资助项目(10YK Z0691 引言目前空域中的数字水印技术研究得相对比较少[1,2],其中最主要的原因是空域中可利用的信息量少、嵌入水印后图像的不可见性差、可嵌入水印容量小、抗几何攻击能力差等。
因此,如何在空域中找到1种嵌入水印容量大、鲁棒性强、不可见性好的数字水印技术成为1个重要的研究方向。
笔者提出了1种基于LSB 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法,首先对现有的置乱变换进行了比较,提出1种基于仿射变换的图像置乱对水印信息进行加密,然后对于传统的LSB 算法低嵌入容量的缺点进行了改进,可以通过改变一位的前提下,在同1个字节中嵌入两位秘密信息;最后,对于旋转所造成的失真,本算法使用R adon 变换检测算法进行几何校正,通过仿真实验证明本文的算法对于旋转的几何攻击具有良好的检测何冰:基于L SB 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法精度,并且整个算法实现简单,嵌入的水印数据容量大,运算量小,数据膨胀率低,安全性高,置乱和隐藏效果均较好,并可实现无损还原,实验也验证了算法的有效性。
2 基于仿射变换的图像置乱在水印嵌入之前,为了增强水印图像安全性,要对嵌入水印的图像进行置乱[3,4]。
常见的置乱变换有A rnold 变换(又称猫脸变换,排列变换,F i b onacci 变换,S 盒变换,这些置乱图像后的直观效果各不相同,但其计算复杂度是基本一致的,因为它们均存在取模运算,使得在作置乱时较费时间,而且除了A rnold 变换的逆变换易求外,其余变换的逆变换不易求出。
基于以上考虑本文对水印图像的置乱变换采用仿射变换。
仿射变换的一般形式:x =ax +by +e ,y =cx +dy +f, =a bc d0(1其矩阵形式为:x y =a b c d x y +e f(2其中:(x,y 为原始坐标;(x ,y 为变换后的坐标;a ,b ,c,d,e ,f 分别为变换的参数系数。
该变换通过像素点的位置的置换来置乱图像。
当遍历完所有的原始图像像素点之后,便进行了1次完整的仿射变换置乱。
用上述方法对二值水印图像进行置乱的效果如图1所示。
(n 为水印图像置乱时迭代的次数,可以作为水印置乱的密钥图1 二值图像进行仿射变换置乱的效果F i g .1 Resu lt of affi n e tran sfor m forb i nary i m age3 水印提取前的几何校正步骤(R adon 变换检测算法(1先对原始图像进行角度为0!的R adon 变换得到参照向量R 0(R 0可以在I PR 信息版权保护中心进行注册,以后在水印提取时可以不需要原始图像,只需在信息版权保护中心注册的R 0与待检测图像作运算即可,因此该检测方法为盲检测,作为下一步的比较参照对象。
(2对待检测图像进行1组R adon 变换,投影角度从到0!到359!,增量为1!(即选取步长量为1!进行投影。
每执行1次R adon 变换就可得到1个R adon 变换向量。
根据投影角度取值,共可获得360个检测向量R ( , ∀[0#359],检测向量与其对应的投影角度组成∃角度-向量对%,共有360组。
(3计算每一组∃角度-向量对%中的检测向量R ( , ∀[0#359]与参照向量R 0的相关系数。
计算公式如下式所示:C N (i=&R 0∋R i (&(R 0∋R *0&(R i (∋R *i ( i ∀[0#359](3式中:R *0,R *i (分别表示R 0,R i ( 的转置。
通过计算共得到360个相关系数。
相关系数表明检测向量与参照向量的相似程度,其中的系数最大值表示对应的检测向量与参照向量最相似,说明为得到该向量对待检测图像执行Radon 变换时的图像输入量与对原始图像执行R adon 变换时的图像输入量最相似,即系数最大值对应的∃角度-向量对%中的角度值就是图像经受旋转的角度值。
R adon 变换检测算法流程见图2。
4 水印的嵌入和检测下面以256∋256的256级灰度Lena 图像作305系统仿真技术第6卷第4期图2 Radon 变换检测算法流程图F i g .2 F i gure of Radon transfor m detection为载体图像,512∋512的二值图像作为水印图像来说明水印的嵌入和提取过程。
步骤如下:(1将载体图像的每个像素值(0~255转换成8位一组的二进制数(0,1,记为:I i ,i =1,2,3,#,256∋256。
(2水印图像表示为W n ,n =1,2,3,#,512∋512,对W n 进行仿射变换置乱,置乱后的二值图像为W n ,n =1,2,3,#,512∋512。
(3设I 1的8位二进制流为x 8~x 1,其中m 0,m 1∀(0,1。
如图3。
图3 二进制流为x 8~x 1F ig .3 B i nary b its x 8~x 1两位待嵌入的二值图像W n 对应1个载体图像的8位二进制像素值,假定在载体图像I 1的低三位上嵌入2个二值图像W n 的值:s 0,s 1。
设m 0=x 1 x 3,m 1=x 2 x 3,可通过在m 0与s 0、m 1与s 11种关系实现嵌入,若秘密信息嵌0=s 0m 1=s 1成立,那么提取时,只需要计算出每一个被嵌入字节中的m 0和m 1,将m 0和m 1的值合理地排序后,便可重构出秘密图像信息,为了确保上述关系式始终成立,须根据嵌入的不同条件,对x 1,x 2和x 3做相应的修改,如表1所示。
表1 秘密信息嵌入的可能情况T ab .1 Secret i nfor mat i on i mbedd i ng opera ti on初始条件需修改位结论s 0=m 0且s 1=m 1无s 0 m 0且s 1=m 1x 1s 0=m 0且s 1 m 1x 2s 0 m 0且s 1 m 1x 3初始条件包含了所有可能情形,并在确保最多只修改一位的前提下,实现了两位的嵌入,且m 0和m 1的值恰好是嵌入信息s 0,s 1,嵌入和提取较为简洁(4假设x 3,x 2,x 1三位为101,则m 0=0,m 1=1,如果待嵌入信息s 0=1,s 1=1,则初始条件为s 0 m 0且s 1=m 1,此时需要对x 1取非,取非后的x 3,x 2,x 1变为100。
提取时,m 0=0 1=1=s 0,m 1=0 1=1=s 1,对其他情形也均成立。
由上可知,这种算法方法简洁,运算量小,嵌入量大,算法能在确保最多只修改一位的前提下,能在同一个字节中嵌入两位秘密信息,虽然在最差的情况下,修改总位数的最大值是相同的,但嵌入量增加了一倍,算法较为理想。
5 实验仿真分析及结果在实验仿真的过程中,选取的载体图像都是256级的灰度图像,其中水印图像为二值图像大小为512∋512,原始载体图像为256∋256的Lena 图像。
为了衡量两幅图像之间的相似程度,使用归一化的相关公式(即C N 值来对图像的视觉质量做定量描述。
I (x,y 和I (x,y 分别表示在(x,y 处的灰度值。
C N =&x,yI (x,yI (x,y&x,yI 2(x,y&x,yI 2(x,y(4为了验证算法的有效性,本文进行了两组实验,实验1是在正常情况下,在原始Lena 载体图像上嵌入二值水印图像,结果见图4;实验2是对图像306何冰:基于L SB 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法Lena 进行各种角度的旋转后进行水印检测,结果见表2;由实验结果可以看出,本文算法对图像的旋转攻击具有很高的检测精度,经过几何校正后能准确地提取出二值水印图像,对旋转攻击具有很好的鲁棒性。