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基于变换域的图像水印技术研究 学生： 学号： 指导老师： 季剑岚 答辩提纲 课题背景及研究内容 基本概念 基于DCT变换的数字水印算法方案 基于DWT变换的数字水印算法方案 总结展望 课题背景及研究内容 课题背景：数字水印、信息安全、信息隐藏技术、版权保护 研究内容：基于变换域的数字水印的实现及应用。 基本概念 数字水印技术 数字水印(Digital Watermarking)技术是将一些代表性的标识信息，一般需要经过某种适合的变换，变换后的秘密信息(即数字水印)，通过某种方式嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。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。在发生产权和内容纠纷时，通过相应的算法可以提取该早已潜入的数字水印，从而验证版权的归属和内容的真伪。 数字水印处理系统关键技术 （嵌入、检测提取、攻击） 基于DCT的数字水印算法方案 数字水印置乱预处理算法 数字水印嵌入算法 数字水印提取算法 该水印算法方案的评价 攻击测试 数字水印置乱预处理算法 数字水印置乱预处理算法 Arnold变换是Arnold在遍历理论研究中提出的一种变换。由于Arnold本人最初对一张猫的图片进行了此种变换，因此它又被称为猫脸变换。Cat映射可以把图像中各像素点的位置进行置换，使其达到加密的目的，因而在数字图像置乱中的应用是非常广泛的。 （x,y）是原始图像的坐标位置，( )是经过一系列变换后的坐标位置 。 数字水印嵌入算法 ⑴ 嵌入算法流程： 1、读取原始图像和水印图像； 2、将原始图像划分为相互不重叠的图像块，再做DCT变换，并对水印做Arnold变换； 3、每次循环是由水印中的每一个系数和对应的的每一个图像块，然后水印嵌入； 4、把嵌入水印信息后的图像块做DCT逆变换并合并起来，就能得到嵌入水印后的图像。 数字水印嵌入算法 嵌入效果图 数字水印嵌入算法 由多次实验仿真可知，随着水印嵌入强度因子a的增大，嵌入水印后的图像逐渐出现波纹，水印对原始图像的破坏也越来越大，水印的不可见性降低。而提取出的水印图像由与原始水印图像肉眼差距很大到肉眼几乎完全一致，提取的水印可见性增强。 数字水印提取算法 (2)提取算法流程： 1、读取含水印图像、原始图像； 2、把原始图像和含水印信息图像划分为图像块,并进行DCT变换； 3、由每个图像块的中频系数提取出每一块的水印信息； 4、由提取出数值合并成一幅图像，即提取的水印图像。 水印算法方案的评价 该水印算法方案的评价 ⑴ 峰值信噪比: 经常用来测量提取出的水印和原始图像信息之间的差异。 ⑵ 归一化相关系数: 经常用来表示原始水印信息与提取出的水印信息之间的相似程度。 攻击测试 (1)噪声攻击 主要用椒盐噪声和高斯噪声这两种常见的噪声来攻击。下图分别为这两种噪声攻击后的图像。 攻击测试 (2)抗JPEG压缩攻击实验 JPEG压缩是常见的有损耗压缩，会使原始图片数据质量下降，并可以用可变的压缩比控制文件大小。下图为不同压缩因子压缩后的图像再提取的水印图像的对比结果，其中Q为压缩因子。 攻击测试 (3)剪切攻击 剪切攻击对图像水印的提取的损害效果是非常大的，下图给出了被剪切后的图像和提取的水印图像。 攻击测试 (4)旋转攻击 旋转攻击是图像几何攻击中比较有代表性的攻击,下图分别给出了旋转10度、231.5度攻击后的图像和提取的水印图像。 结论分析 通过本章MATLAB实验的验证，计算出相关的评价标准（论文中有），此水印算法对JPEG压缩攻击、剪切攻击和加噪声攻击的抵抗性较为不错，具有优异的鲁棒性，但很难对抗旋转等攻击，说明此算法抵抗几何攻击的能力很弱，还有改进的空间。 基于DWT的数字水印算法方案 数字水印嵌入算法 数字水印提取算法 攻击测试 数字水印嵌入算法 为了更好的抵御几何攻击，根据奇异值具有几何不变性，因此，考虑在算法中结合奇异值分解算法。 奇异值分解是一种基于特征向量的矩阵变换方法。奇异值分解是现代数值的最基本和最重要的工具之一。当图像被施加小的扰动时，图像矩阵的奇异值变化不会超过扰动矩阵的最大奇异值，所以图像奇异值的稳定性很好，它还具有比例不变性、旋转不变性等特点。 数字水印嵌入算法 ⑴算法流程 1、读取原始图像和水印图像。 2、对原始图像三级小波分解，得到第三层的低频子带和水平、