基于离散余弦变换算法的数字水印研究周伟峰.doc

基于离散余弦变换算法的数字水印研究周伟峰（上海大学机电与自动化学院上海200072）摘要：首先对数字水印技术进行了详细介绍学习研究了数字水印技术的基本原理、基本特性及系统的设计。选取数字水印技术的离散余弦算法作为本文的主要研究方向重点分析了基于DCT的水印方案。对离散余弦变换(DCT域的图像水印的生成、嵌入、提取做了详细的分析、实验结果表明:这种算法较好地兼顾了水印技术的透明性和鲁棒性的要求。关键词：数字水印；离散余弦变换；鲁棒性；水印方案ResearchofDigitalWatermarkBasedonDCTDomainZhouWei-feng(SchoolofMechatronicalEngineeringandAutomationShanghaiUniversityShanghai200072ChinaAbstract:Inthispaperwefirstintroducetheresearchbackgroundofdigitalwatermarkingbasicprinciplesandtechniquecharacteristics。ItwasanalyzedindetailherebyaboutgeneratingembeddingandextractingofimagewatermarkwithDCTdomain.Itwasconcludedthatthealgorithmhereinaftergavebetterconsiderationtothedemandofbothtransparencyandrobustnesstowatermarktechnology.Keywords:DigitalWatermark;DCT;robustness;watermarkingscheme1引言1.1数字水印技术数字水印技术是指用信号处理的方法在声音图像或视频等数字化的多媒体数据中嵌入某些能证明版权归属或跟踪侵权行为的隐蔽的信息这些信息通常是不可见的不能被人的知觉系统觉察或注意到只有通过专用的监测器或阅读器才能提取。通过这些隐藏在多媒体内容中的信息可以达到确认内容创建者购买者或判断内容是否真实完整的目的。水印系统所隐藏的信息总是与被保护的数字对象或它的所有者有关。作为传统加密系统的有效补充办法从1993年Caronni正式提出数字水印到现在的十几年时间里无论国内还是国外对数字水印的研究都引起了人们的极大关注。在国外方面由于有大公司的介入和美国军方及财政部的支持虽然在数字水印方面的研究刚起步不久但该技术研究的发展速度非常快。国内方面我国学术界对数字水印技术的反应也非常快已经有相当一批有实力的科研机构投入到这一领域的研究中来。我国相关学术领域的研究与世界水平相差不远而且有自己独特的研究思路。数字水印技术从正式提出到现在虽然只有短短几年但由于它是应用于开放性网络上的多媒体信息隐藏技术为解决版权保护和内容完整性认证、来源认证、篡改认证、网上发行、用户跟踪等一系列问题提供了一个崭新的技术研究方向因此在数字产品的知识产权保护、隐蔽标识、篡改提示、隐蔽通信和防伪等方面具有十分看好的应用前景。从研究意义来看对它的研究具有重要的学术、经济和军事价值一方面它将促进多媒体技术、网络技术、通信技术、信号处理技术等多门新兴技术的有机结合促进多媒体网络的进一步繁荣；另一方面它将有助于多媒体信息版权保护极其版权冲突问题的解决。同时它将促进隐蔽通信技术信息安全技术的提高。1.2基于离散余弦变换的数字水印技术DCT变换域数字水印是目前研究最多的一种数字水印它具有鲁棒性强、隐蔽性好的特点。其主要思想是在图像的DCT变换域上选择中低频系数叠加水印信息。之所以选择中、低频系数是因为人眼的感觉主要集中在这一频段攻击者在破坏水印的过程中不可避免地会引起图像质量的严重下降一般的图像处理过程也不会改变这部分数据。E.Koch和J.Zhao较早提出了利用DCT分解来设计水印的算法他们不是把水印加载到整幅图像上而是随机地选取图像的一些区域加以改动以嵌入水印水印所选择的区域是由密钥来控制的。Cox等人在文献中提出了基于图像全局变换的水印方法。他们重要的贡献是明确提出加载在图像的视觉敏感部分的数字水印才能有较强的鲁棒性。的水印方案是对整个图像进行DCT变换然后将水印加载在低频分量上。它的实现方法是首先对整幅图像进行二维DCT变换然后选取除直流(DC分量外的1000个较大的低频DCT系数并加以改变用一个服从N（01）分布的高斯序列来调制水印序列伪随机序列是以密钥为种子来产生的