数字图像水印算法研究与实现

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1、西北大学硕士学位论文数字图像水印算法研究与实现姓名：孟娜申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：王冰20090618摘要近年来，随着网络技术与多媒体技术的飞速发展，多媒体产品(数字图像、音频、视频)给人们带来了极大的便利。但是数字多媒体容易被复制，未授权地复制和非法发布原创作品严重损害了版权所有者的合法权益，对知识产权保护构成威胁，也危害了相关行业的正常发展。作为信息隐藏技术在计算机领域的一项重要应用，数字水印为保护多媒体信息的版权及信息的合法使用提供了一种新的解决思路。数字水印通过在多媒体数据中嵌入秘密信息——水印来实现隐藏传输、秘密存储、版权保护等功能。本文

2、对数字图像水印技术及其应用作了比较深入的分析与研究。主要工作体现在以下四个方面：(1)从水印技术的历史、现状、基本原理、特点、分类与主要用途等方面对数字水印技术的基本知识作了概括性的总结与分析。(2)对数字水印的嵌入与检测技术进行了总结和探讨，并介绍分析了现有的图像水印算法。(3)提出一种基于硬c均值聚类的小波域数字图像水印算法。该算法利用人类视觉特性对小波域的低频子图进行硬c均值聚类，确定其纹理区域，在纹理区域内通过交换相邻小波域系数值嵌入二值水印图像：同时，双混沌序列的使用增强了水印系统的安全性。实验结果表明：该算法不仅具有良好的隐蔽性，而且对噪声攻击、涂改及剪切等恶

3、意攻击、图像亮度变化攻击及印EG压缩攻击具有良好的鲁棒性。另外，此算法同样适用于彩色图像数字水印。(4)提出了一种基于时空混沌序列的DCT域的数字图像水印算法。该算法首先将载体图像划分成8×8的子块，并使用改进的K．means聚类确定水印的嵌入区域。然后对嵌入区域进行DCT变换，在DCT的中频段根据嵌入因子修改中频系数嵌入水印。使用时空混沌系统中的耦合映像格子模型(CML)产生混沌序列置乱水印图像。另外，该算法使用差值图像精确地定位了图像篡改的位置，通过计算攻击前后图像的不变矩来区分攻击的性质。实验结果表明：该算法在保证图像隐蔽性的前提下具有较高的鲁棒性，而且能够实现对篡

4、改的精确定位和对恶意攻击的报警。关键词数字水印，聚类，小波变换，余弦变换，混沌系统。ResearchandReaIizationAIgorithmofDigitalImageWatermarkingABSTRACTWiththedevelopmentofnetworkandmultimediatechnology，multimediaproducts(suchasimage，audio，video)bringagreatconveniencetopeople．Beacusethedigitalmultimediaareeasilycopied，unauthorizedan

5、dillegalreproductionofofiginflworkspublishedseriouslydamagethelegitimaterightsandinterestsofcopyrightowners、ⅣitllposeingathreattOintellectualpropertyprotection，italsoharmstothenormaldevelopmentofrelatedindustries．Asoneoftheimportantapplicationsofinformationhidingtechnologyincomputerfield，

6、digitalwatermarkingprovidesanewmethodtoprotectthecopyrightofmultimediainformation，andensuresthatthemultimediaproductsareusedlegally．Digitalwatermarking，whichembeds．someinvisibleinformationwatermarkintotheoriginalmultimediadatatocarryoutthefunctionssuchasinformationhiding，secretstoring，and

7、copyrightprotection．Watermarktechnologyanditsapplicationofdigitalimageiscomparativelyanalyzedandstudiedinthisthesis．Itmainlyincludesthefollowingfouraspects：(1)Recapitulativesummaryandanalysisofbasictechnologyofdigitalwatermarkispresentedfromthehistory，currentsituati