数据隐藏课程设计论文——数字水印算法的C 实现

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1、中国科学技术大学继续教育学院课程设计论文报告论文题目：数字水印算法的C++实现学员姓名：霍佳学    号：TB04039141专    业：计算机科学与技术指导教师： 日    期：2007年1月12日数字水印算法的C++实现[摘要]通过在原始数据中嵌入秘密信息--水印(watermark)来证实数据的所有权。这种被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等，而且这种水印通常是不可见或不可察的，它与原始数据(如图像、音频、视频数据)紧密结合并隐藏其中，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能保存下来。    数字水印技术除了应具

2、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。在数字水印系统中，隐藏信息的丢失，即意味着版权信息的丢失，从而也就失去了版权保护的功能，也就是说，这一系统就是失败的。由此可见，数字水印技术必须具有较强的鲁棒性、安全性和透明性。本文是关于在24位宿主图像(保存格式为：24位位图)中嵌入8位水印图像（H*W最好为：131*170）（保存格式为256色位图）的文档说明。[关键词]数字水印标识安全性宿主图像水印图像1.算法实现思路1.1数字水印的提出及研究现状    1994年在一次国际重要学术会议上由Tirkel等人发表了题目为“Adi

3、gitalwatermark”的第一篇有关数字水印的文章，当时他们已经意识到了数字水印的重要性，提出了数字水印的概念及可能的应用，并针对灰度图像提出了两种向图像最低有效位中嵌入水印的算法。1996年在英国剑桥牛顿研究所召开了第一届国际信息隐藏学术研讨会，标志着信息隐藏学的诞生，而作为信息隐藏学主要分支之一的数字水印技术的研究也得到了迅速的发展。到1999年第三届国际信息隐藏学术研讨会，数字水印成为主旋律，全部33篇文章中有18篇是关于数字水印的研究。    我国近年来已有少数的研究所和大学开展了对水印技术的研究工作，如：中科院自动化研究所的

4、模式识别国家重点实验室、天津大学图像信息中心等。数字水印的研究引起了各种学科的研究人员的兴趣，但受关注的程度不及国外，研究的人员不多，研究的领域不广，从理论和实际成果两方面来看，国内在数字水印方面的研究工作还处于刚起步阶段。我国已明确表示：所有的知识产权保护和安全认证问题不可能依靠国外的力量，必须由我们自主开发解决。因此，无论从学术研究角度，还是从应用技术的角度，开展数字水印的研究都具有十分重要的意义。1.2程序开发思路    因特网的出现以及计算机、扫描仪和打印机的广泛使用使得数字化多媒体数据的获取、交换和传输变得异常简单。但是通过网络传

5、播数据也使有恶意的个人或团体在没有得到数据文件所有者许可的情况下能肆意地复制和传播有版权保护的文档。数字水印技术则为这种问题提供了一个潜在的解决方案。    数字水印（DigitalWatermarking）是往多媒体数据（如图像、声音、视频信号等）中添加某些数字信息以达到版权保护等作用。如果没有鲁棒性（Robustness）的要求，水印与信息伪装技术上的处理本质上是完全一致的。在绝大多数情况下我们希望添加的信息是不可察觉的（Imperceptible），并且希望攻击者在不破坏数据本身质量的情况下无法将水印去掉。发展数字水印技术的原动力就是

6、为了提供多媒体数据的版权保护。1.3水印的基本原理和算法1.3.1数字水印的工作模型    通用的水印技术包含两个方面：水印的嵌入和水印的提取或检测，如图1和图2所示。图1水印信号嵌入图2水印信号提取或检测    对于水印嵌入和提取技术，纵观相关的报道和文献。从整体框架构思到具体实现细节，可以说是百花齐放，设计思想往往取决于研究人员的研究背景和不同的入手角度。1.3.2数字水印的实现算法  1)空间域水印    L．F．Turner与R．G．vanSchyndel等人的空间域水印算法是最低有效位算法(LSB)与改进算法。由于该算法是通过调整

7、原始数据的最低几位来隐藏信息，使一般用户对于隐藏信息，在视觉上很难察觉。虽然其有较大的信息嵌入量，但作为数字水印算法，因其基本原理限制，所隐藏的数字水印信息是极为脆弱的，无法经受一些有损的信号处理。Bander等人提出的基于统计的数字水印方案(Patchwork)和纹理块映射编码方法则是空间域水印技术的典型设计。Patchwork任意选择N对图像点，增加其一点的亮度的同时，相应降低另一点的亮度值。通过这一调整过程完成水印的嵌入。Pitas和Kaskalis利用“Patchwork”算法的基本原理，提出了数字图像签名的思想。这种算法可以有效抵

8、抗二次采样攻击与JPEG压缩。  2)变换域算法    基于变换域的技术可以嵌入大量比特数据而不会导致可察觉的缺陷，往往采用类似扩频图像的技术来隐藏数字水印信息。这类技术一般基于