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；Patchwork

Abstract

Today'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 words

Information 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。所谓数字水印技术就是将数字、序列号、文字、图像标志等版权信息嵌入到多媒体数据中，以起到版权跟踪及版权保护的作用。除此之外，数字水印还在真伪鉴别、隐蔽通信、标志隐含、电子身份认证等方面具有重要的应用价值。数字水印技术的研究涉及信息学、密码学、数学、计算机科学、模式识别等多种学科领域，使隐蔽的信息更具隐蔽性、安全性，同时还具有对称性和纠错性。对数字水印技术的研究表明，数字水印具有巨大广阔的应用前景，并已引起学术界、工业界和军方的广泛关注。

Patchwork算法是1996年，Bender等人提出了空域图像水印方法中著名的算法。这是一种统计算法，即在一个载体图像中嵌入具有特定统计特性的水印。

“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。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。

1.2 数字水印研究的重要意义

当今社会发展已呈现两个明显的特征：数字化与网络化。数字化指的是信息的存储形式，特点是信息存储量大便于编辑和复制；网络化指的是信息的传输形式具有速度快、分布广的优点。过去10年，数字媒体信息的使用和分布增长迅速。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。

一个世纪以来，无线电广播、电视、录像等技术的产生，都在一定程度上造成版权保护的困难，但最终都是由于新的版权制度的产生而重新得到控制。近年来，数字化技术和Internet的飞速发展，在最大限度的方便人类的信息交换的同时，也带来了版权保护的危机。数字化技术精确、廉价、大规模的复制功能和Internet的全球传播能力给现有的版权制度带来了前所未有的冲击，数字产品版权保护成为困扰世界各国、社会各界的难题。