VC实现数字水印设计报告

计算机科学与技术学院信科专业综合实践设计报告

专业：电子信息科学与技术

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班级：信科07-4班

设计题目： VC实现数字水印的加入与提取

成员：姚万华

指导教师：

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2010年 10月 14日

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课程设计指导教师评阅书指导教师评语：

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成绩：指导教师签字：

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【摘要】：

当前，数字图像技术的主要研究热点之一是数字水印的应用。本文介绍了ＬＳＢ算法的思想，利用 VC技术对数字图像水印LSB算法进行实现，并总结LSB算法的利弊，提出了可行的改进措施。

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关键词：VC；图像处理；数字水印；LSB算法

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一、前言 (9)

背景 (9)

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数字水印的现状 (10)

数字水印的应用 (12)

二、数字水印技术 (14)

数字水印的起源、概念和基本原理 (14)

数字水印的嵌入和提取 (14)

三、数字水印的典型算法 (15)

最低有效位算法（LSB） (16)

Patchwork 算法 (16)

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纹理块映射编码 (16)

其他 (16)

四、LSB算法的VC实现 (16)

五、实验体会 (20)

参考书目： (21)

附录1：算法设计说明书 (21)

附录二：主要原程序 (23)

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一、前言

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背景

随着网络通信的普及，许多传统媒体内容都向数字化转变，并且在电子商务中即将占据巨大的市场份额，如mP3的网上销售，数字影院的大力推行，网上图片、电子书籍销售等等。在无线领域，随着移动网络由第二代到第三代的演变，移动用户将能方便快速的访问因特网上数字媒体内容，基于有线或无线网络的数字媒体内容的影院即将是信息时代新的趋势。但是，数字媒体内容的安全问题恰恰制约着信息化进程，虽然成熟的密码学可以解决安全传递和访问控制，但是一旦解密后，数字媒体内容便可以随意的被拷贝、传播，它给媒体内容制造商造成了巨大的损失;同时，密文信息的传递也容易引起攻击者的注意。因此如何安全的传送信息就成了其中的关键，数字水印技术就成为开启这一难点的钥匙。

数字水印(digital water marking)是实现版权保护的有效办法，已成为多媒体信息安全研究领域的一个热点，也是信息隐藏技术研究领域的重要分支。它通过在原始数据中嵌入秘密信息—水印(water mark)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。水印通常是不可见的或不可察的，它与原始数据(如图像、音频、视频数据等)紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。

数字水印技术除具备信息隐藏技术的一般特点外，还有着其固有的特点和研究方法。例如，从信息安全的保密角度而言，隐藏的信息如果被破坏掉，系统可以视为安全的，因为秘密信息并未泄露;但是，在数字水印系统中，隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失，从而失去了版权保护的功能，这一系统就是失败的。因此数字水印技术必须具有以下特性:安全性(嵌入在宿主数据中的水印是不可删除的，且能够提供完全的版权证据)、鲁棒性(水印对有意或无意的图像操作与失真具有一定的抵抗力)以及不可觉察性(水印对人的感觉器官应是不可觉察的，或者说是透明的)。水印算法识别被嵌入到保护对象中的所有者的有关信息(如注册的用户号码、产品标志或有意义的文字等)，并能在需要的时候将其提取出来。水印可以用来判别对象是否受到保护，并能够监视被保护数据的传播、真伪鉴别

以及非法拷贝控制等，这实际上是发展数字水印的基本动力。尽管版权保护是发展数字水印最重要的源动力，事实上人们还发现数字水印在真伪鉴别、隐藏通信、篡改提示、使用控制、标题与注释等领域都有重要应用。数字水印术与古老的信息隐藏和数据加密技术关系非常密切，这些技术的发展以及融合为今后信息技术的发展提供必不可少的安全手段。

数字水印的现状

自从第一篇在主要会议上发表的关于数字水印的文章，即VanSchyndel在xexP’94上发表的题为“Adigitalwatermark”的文章]1[以来，对数字水印的研究兴趣在不断的增长。这既可以从学术界也可以从工业界看出来。学术界的热情反映在水印方面的文章还在大幅度增长，且有关数字水印和数据隐藏的会议也增长很快，几个有影响的国际会议(如IEEE ICIP、IEEE ICASSP、ACM Multimedia 等)以及一些国际权威杂志(如Proceedings of IEEE Signal processing，IEEE Journal of Selected Areas on Communication，Communications of ACM等)相继出版了数字水印的专辑。并且，国际上还成立了一些专门的研究机构，如拷贝保护技术工作组(CPTWG,Copy protection Technique Working Group)从1995年开始致力于基于DVD的视频版权保护研究，安全数字音乐创始(SDMI，Secure Digital Music Initiative)从1999年开始研究音频的版权保护，数字水印就是其中的核心关键技术。

一项由德国人开发出来的数字水印技术已经在比利时开始商业应用，这项技术据称可以防止在线音乐的非法复制。首个应用该技术的是比利时歌手SoulBob 的新专辑，该专辑将很快可以在网络上下载。不过购买者的姓名以及住址等个人信息将加入到数字水印中。这样非法复制的音乐将可以很快找到源头。目前国际上的剑桥大学、IBM研究中心、NEC美国研究所、麻省理工学院等都进行了广泛深入的研究;国际标准组织也对数字水印技术深感兴趣。如欧洲的TALISMAN的目标是建立一个在欧洲范围内对大规模的商业侵权和盗版行为提供一个版权保护机制。TALIMAN希望能够为视频产品以增加标识和水印的

方法提高保护手段。OCEAUS则是TALIMAN和OKAPI的后续项目，其主要目的是将有条件的访问机制和版权保护机制整合起来。即将发布的数字视频压缩标