前言作為傳統(tǒng)加密系統(tǒng)的有效補充辦法，從1993年Caronni正式提出數(shù)字水印到現(xiàn)在短短幾年里，無論是在國內(nèi)還是在國外對數(shù)字水印的研究都引起了人們極大的關注。現(xiàn)在數(shù)字水印技術的發(fā)展已相當成熟。在我國，知識產(chǎn)權問題是一個敏感的話題，只有深入開展數(shù)字水印技術的研究，盡快制定我國的版權保護水印標準，才能使我國在未來可能的國際知識產(chǎn)權糾紛中取得主動權。那么掌握高效的工具，便成為一個必須解決的問題。本文介紹一種高效實用工具Matlab（MatrixLaboratory）。1.1課題的研究背景近二十年來，以計算機技術和數(shù)字信號處理技術為核心的現(xiàn)代信息技術得到快速持續(xù)地發(fā)展，人類社會步入日新月異的數(shù)字時代。圖像和視頻內(nèi)容以數(shù)字方式進行采集、存儲、處理、傳播和使用，模擬較傳統(tǒng)的方式而言，具有很多優(yōu)點，如：（1）存儲代價小，傳播成本低廉，這得益于數(shù)據(jù)壓縮技術、海量存儲技術和網(wǎng)絡技術（尤其是寬帶網(wǎng)絡技術）的快速發(fā)展；（2）數(shù)字內(nèi)容可以被精確、快速、大規(guī)模地復制，而且副本內(nèi)容與原始內(nèi)容完全一致，沒有任何失真；而模擬復制的失真程度較大，且速度受到較大的限制；（3）多媒體信息處理技術和計算機技術的快速發(fā)展，各種工具軟件被廣泛發(fā)布和使用，使得對圖像/視頻內(nèi)容的編輯處理和修改簡單易行；（4）消費電子、數(shù)字廣播、媒體制作等行業(yè)的發(fā)展，使得數(shù)字內(nèi)容能夠給人類提供更多的體驗。數(shù)字媒體的爆炸式增長是信息化社會的一個重要標志，它為媒體信息的存取提供了極大的便利，同時也極大地提高了信息表達的效率和準確性。因特網(wǎng)的普及使得數(shù)字媒體數(shù)據(jù)的優(yōu)勢更加明顯[1]。但是，信息化社會的到來就像一把雙刃劍，既激發(fā)了生產(chǎn)力的快速發(fā)展，推動了人類社會的變革，同時也帶來了一些挑戰(zhàn)，在數(shù)字媒體知識產(chǎn)權保護方面的問題顯得尤為突出，盜版猖獗、篡改方便、司法鑒定的困難、非法傳播快速，而且搜尋盜版產(chǎn)品比較困難。以加密技術為核心的傳統(tǒng)技術可用于數(shù)字圖像、視頻內(nèi)容的保護。受保護的視頻內(nèi)容被擾亂，只有使用正確的密鑰進行解擾才能正常使用。雖然數(shù)字加密技術在信息安全領域得到了極為成功的應用，但是對于數(shù)字視頻的內(nèi)容保護而言，存在固有的不足和缺陷：視頻內(nèi)容的最終接收對象是人類的聽覺和視覺系統(tǒng)，加密后的內(nèi)容必須解密并以模擬信號呈現(xiàn)才能正常使用；而使用數(shù)字設備可以輕易地截獲、并重新數(shù)字化視頻內(nèi)容，從而繞過任何以加密技術為核心的內(nèi)容保護機制、顯然，加密技術最多只能提供視頻內(nèi)容的安全傳輸，無法保護內(nèi)容本身。另外，一旦密鑰泄漏或是加密算法被破解。就更無安全可言了。為了能更有效的保護多媒體內(nèi)容，需要一種新的技術來保護數(shù)字作品的版權、真實性和完整性，以及用戶的隱私、產(chǎn)權和財產(chǎn)安全。數(shù)字水印技術正是近年來多媒體內(nèi)容保護領域的研究熱點之一，旨在對數(shù)字圖像、視頻提供有效的內(nèi)容保護。彌補數(shù)字加密技術的不足[2]。1.2數(shù)字水印技術的研究現(xiàn)狀自1993年提出數(shù)字水印技術以來，數(shù)字水印技術在信息安全和經(jīng)濟建設上取得重要地位，發(fā)展十分迅速。世界各國的科研機構、大學和商業(yè)集團都積極的參與或投資參與數(shù)字水印技術的研究。例如美國財政部、美國版權工作組、麻省理工學院、微軟公司等等。版權保護的應用需求以及理論研究的高速發(fā)展，使得數(shù)字水印技術得到了廣泛的發(fā)展應用。我國的一些研究單位也逐步深入到數(shù)字水印技術的系統(tǒng)性研究。雖然數(shù)字水印技術的研究工作剛剛起步，但已有了很大發(fā)展。然而，數(shù)字水印技術仍然存在一些問題：缺乏水印系統(tǒng)的基礎理論研究，缺乏標準化問題的研究等等。作為傳統(tǒng)加密系統(tǒng)的有效補充辦法，從1993年Caronni正式提出數(shù)字水印到現(xiàn)在短短幾年里，無論是在國內(nèi)還是在國外對數(shù)字水印的研究都引起了人們極大的關注。但數(shù)字水印技術的發(fā)展還很不成熟，應用也處于初級階段。在我國，知識產(chǎn)權問題是一個敏感的話題，只有深入開展數(shù)字水印技術的研究，盡快制定我國的版權保護水印標準，才能使我們在未來可能的國際知識產(chǎn)權糾紛中取得主動權。那么掌握高效的工具，便成為一個必須解決的問題[3]。本文就針對數(shù)字水印本身的特點，使用一種高效的實用工具MATLAB。1.3本論文的研究內(nèi)容本論文面向圖片特性的數(shù)字水印技術。圍繞魯棒性水印中的關鍵技術，探討和研究了如何利用MATLAB技術來嵌入水印，以適應版權保護對水印的安全性等方面的要求。第一章、主要介紹本文的選題背景，課題的研究意義和研究現(xiàn)狀。指出以加密技術為核心的內(nèi)容保護機制，使用水印可以彌補加密技術的不足。第二章、先介紹了數(shù)字水印的基本特點，分類以及應用領域；然后介紹了數(shù)字水印最重要的一個魯棒性。第三章、先介紹了MATLAB技術以及傳統(tǒng)的數(shù)字水印技術；然后提出兩項結合，基于MATLAB的數(shù)字水印技術。第四章、用MATLAB開發(fā)工具實現(xiàn)了圖片水印方案，對水印的具體嵌入和提取方法進行了詳細介紹；并且檢測了水印性能。第五章、總結本文的工作。2數(shù)字水印技術概述2.1數(shù)字水印的基本特點數(shù)字水印技術是將一些標識信息(即數(shù)字水印)直接嵌入數(shù)字載體當中(包括多媒體、文檔、軟件等)或是間接表示(修改特定區(qū)域的結構)，并且不影響原載體的使用價值，也不容易被探知和在此修改，但可以被生產(chǎn)方識別和辨認。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確認內(nèi)容創(chuàng)建者、購買者、傳送隱藏信息或者判斷載體是否被篡改等目的[4]。作為數(shù)字水印技術基本上應當滿足下面幾個基本方面的要求：（1）隱蔽性：也稱不可感知性，即對于不可見水印處理系統(tǒng)，水印嵌入算法不應產(chǎn)生可感知的數(shù)據(jù)修改，也就是水印在通常的視覺條件下應該是不可見的，水印的存在不會影響作品的視覺效果。（2）穩(wěn)健性：也可說是魯棒性，水印必須很難去掉(希望不可能去掉)，當然在理論上任何水印都可以去掉，只要對水印的嵌入過程有足夠的了解，但是如果對水印的嵌入只是部分了解的話，任何破壞或消除水印的企圖都應導致載體嚴重的降質(zhì)而不可用。（3）水印容量：嵌入的水印信息必須足以表示多媒體內(nèi)容的創(chuàng)建者或所有者的標志信息，或是購買者的序列號。這樣在發(fā)生版權糾紛時，創(chuàng)建者或所有者的信息用于標示數(shù)據(jù)的版權所有者，而序列號用于標示違反協(xié)議而為盜版提供多媒體數(shù)據(jù)的用戶。（4）安全性：應確保嵌入信息的保密性和較低的誤檢測率。水印可以是任何形式的數(shù)據(jù)，比如數(shù)值、文本、圖像等。所有的水印都包含一個水印嵌入系統(tǒng)和水印恢復系統(tǒng)。數(shù)字水印的分類2.2數(shù)字水印的分類數(shù)字水印的分類方法有很多種，分類的出發(fā)點不同導致了分類的不同，它們之間既有聯(lián)系又有區(qū)別的。最常見的分類方法包括以下幾類：（1）按水印特性可將水印劃分為可見水印和不可見水?。嚎梢娝?Visiblewatermark)是可以看見的水印，就像插入或覆蓋在圖像上的標識，它與可視的紙張中的水印相似。可見水印主要應用于圖像，比如用來可視地標識那些可在圖像數(shù)據(jù)庫中得到的或在Internet上得到的圖像的預覽來防止這些圖像被用于商業(yè)用途。當然，也可用于視頻和音頻當中，音頻當中就是可聽見水印，比如電臺播放廣告，廣告商為了維護自己的權益，在錄音帶中錄入某一特殊的聲音，從而從播放的廣告當中這一聲音出現(xiàn)的次數(shù)，可以知道電臺是否執(zhí)行了合同。不可見水印(Invisiblewatermark)是一種應用更加廣泛的水印，與可視水印相反，它加在圖像、音頻或視頻當中，表面上是不可察覺的，但是當發(fā)生版權糾紛時，所有者可以從中提取出標記，從而證明該物品為某人所有。（2）按水印的抗攻擊能力可把水印分為脆弱水印和魯棒性水?。捍嗳跣运』蛞姿樗?Fragilewatermark)用于當嵌入水印的載體數(shù)據(jù)被修改時，通過對水印的檢測，可以對載體是否進行了修改或進行了何種修改進行判定。魯棒性水印(Robustwatermark)是指加入的水印不僅能抵制非惡意的攻擊，還要能抵抗一定失真內(nèi)的惡意攻擊，并且一般的數(shù)據(jù)處理不影響水印的檢測。（3）按水印的檢測過程可以將水印劃分為非盲水印(Nonblindwatermark)、半盲水印(Seminonblindwatermark)和盲水印(Blindwatermark)。非盲水印在檢測過程中需要原始數(shù)據(jù)和原始水印的參與；半盲水印則不需要原始數(shù)據(jù)，但需要原始水印來進行檢測；盲水印的檢測不需要原始數(shù)據(jù)和原始水印，只需要密鑰。目前學術界研宄的數(shù)字水印大多數(shù)是半盲水印和盲水印。（4）按數(shù)字水印的內(nèi)容可以將水印劃分為有意義水印和無意義水印。有意義水印是指水印本身也是某個數(shù)字圖像(如商標圖像)或數(shù)字音頻片斷的編碼；無意義水印則只對應于—個序列號或一段隨機數(shù)。有意義水印的優(yōu)勢在于，如果由于受到攻擊或其他原因致使解碼后的水印破損，人們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^觀察確認是否有水印，但對于無意義水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能通過統(tǒng)計決策來確定信號中是否含有水印。（5）不同的應用需求造就了不同的水印技術。按水印的用途，可以將數(shù)字水印劃分為票據(jù)防偽水印、版權保護水印、篡改提示水印和隱蔽標識水印。（6）按數(shù)字水印的隱藏位置，可以將其劃分為時(空)域數(shù)字水印、變換域數(shù)字水印。時(空)域數(shù)字水印是直接在信號空間上疊加水印信息，而變換域水印則包括在DCT域、DFT域和小波變換域上隱藏水印。隨著數(shù)字水印技術的發(fā)展，各種水印算法層出不窮，水印的隱藏位置也不再局限于上面幾種。只要構成一種信號變換，就有可能在其變換空間上隱藏水印[5]。2.3數(shù)字水印的應用領域隨著數(shù)字水印技術的發(fā)展，數(shù)字水印的應用領域也得到了擴展，數(shù)字水印的基本應用領域是防偽溯源、版權保護、隱藏標識、認證和安全隱蔽通信。當數(shù)字水印應用于防偽溯源時，包裝、票據(jù)、證卡、文件印刷打印都是潛在的應用領域。用于版權保護時，潛在的應用市場在于電子商務、在線或離線地分發(fā)多媒體內(nèi)容以及大規(guī)模的廣播服務。數(shù)字水印用于隱藏標識時，可在醫(yī)學、制圖、數(shù)字成像、數(shù)字圖像監(jiān)控、多媒體索引和基于內(nèi)容的檢索等領域得到應用。數(shù)字水印的認證方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面數(shù)字水印的安全不可見通信將在國防和情報部門得到廣泛的應用。多媒體技術的飛速發(fā)展和Internet的普及帶來了一系列政治、經(jīng)濟、軍事和文化問題，產(chǎn)生了許多新的研究熱點，以下幾個引起普遍關注的問題構成了數(shù)字水印的研究背景。1.知識產(chǎn)權保護數(shù)字作品（如電腦美術、掃描圖像、數(shù)字音樂、視頻、三維動畫）的版權保護是當前的熱點問題。由于數(shù)字作品的拷貝、修改非常容易，而且可以做到與原作完全相同，所以原創(chuàng)者不得不采用一些嚴重損害作品質(zhì)量的辦法來加上版權標志，而這種明顯可見的標志很容易被篡改。數(shù)字水印利用數(shù)據(jù)隱藏原理使版權標志不可見或不可聽，既不損害原作品，又達到了版權保護的目的。目前，用于版權保護的數(shù)字水印技術已經(jīng)進入了初步實用化階段，IBM公司在其“數(shù)字圖書館”軟件中就提供了數(shù)字水印功能，Adobe公司也在其著名的Photoshop軟件中集成了Digimarc公司的數(shù)字水印插件。然而實事求是地說，目前市場上的數(shù)字水印產(chǎn)品在技術上還不成熟，很容易被破壞或破解，距離真正的實用還有很長的路要走。2.商務交易中的票據(jù)防偽隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設備的發(fā)展，特別是精度超過1200dpi的彩色噴墨、激光打印機和高精度彩色復印機的出現(xiàn)，使得貨幣、支票以及其他票據(jù)的偽造變得更加容易。另一方面，在從傳統(tǒng)商務向電子商務轉(zhuǎn)化的過程中，會出現(xiàn)大量過度性的電子文件，如各種紙質(zhì)票據(jù)的掃描圖像等。即使在網(wǎng)絡安全技術成熟以后，各種電子票據(jù)也還需要一些非密碼的認證方式。數(shù)字水印技術可以為各種票據(jù)提供不可見的認證標志，從而大大增加了偽造的難度。3.證件真?zhèn)舞b別信息隱藏技術可以應用的范圍很廣，作為證件來講，每個人需要不只一個證件，證明個人身份的有：身份證、護照、駕駛證、出入證等；證明某種能力的有：各種學歷證書、資格證書等。國內(nèi)目前在證件防偽領域面臨巨大的商機，由于缺少有效的措施，使得“造假”、“買假”、“用假”成風，已經(jīng)嚴重地干擾了正常的經(jīng)濟秩序，對國家的形像也有不良影響。通過水印技術可以確認該證件的真?zhèn)?，使得該證件無法仿制和復制。4.聲像數(shù)據(jù)的隱藏標識和篡改提示數(shù)據(jù)的標識信息往往比數(shù)據(jù)本身更具有保密價值，如遙感圖像的拍攝日期、經(jīng)/緯度等。沒有標識信息的數(shù)據(jù)有時甚至無法使用，但直接將這些重要信息標記在原始文件上又很危險。數(shù)字水印技術提供了一種隱藏標識的方法，標識信息在原始文件上是看不到的，只有通過特殊的閱讀程序才可以讀取。這種方法已經(jīng)被國外一些公開的遙感圖像數(shù)據(jù)庫所采用。此外，數(shù)據(jù)的篡改提示也是一項很重要的工作?，F(xiàn)有的信號拼接和鑲嵌技術可以做到“移花接木”而不為人知，因此，如何防范對圖像、錄音、錄像數(shù)據(jù)的篡改攻擊是重要的研究課題?；跀?shù)字水印的篡改提示是解決這一問題的理想技術途徑，通過隱藏水印的狀態(tài)可以判斷聲像信號是否被篡改。5.隱蔽通信及其對抗數(shù)字水印所依賴的信息隱藏技術不僅提供了非密碼的安全途徑，更引發(fā)了信息戰(zhàn)尤其是網(wǎng)絡情報戰(zhàn)的革命，產(chǎn)生了一系列新穎的作戰(zhàn)方式，引起了許多國家的重視。網(wǎng)絡情報戰(zhàn)是信息戰(zhàn)的重要組成部分，其核心內(nèi)容是利用公用網(wǎng)絡進行保密數(shù)據(jù)傳送。迄今為止，學術界在這方面的研究思路一直未能突破”文件加密“的思維模式，然而，經(jīng)過加密的文件往往是混亂無序的，容易引起攻擊者的注意。網(wǎng)絡多媒體技術的廣泛應用使得利用公用網(wǎng)絡進行保密通信有了新的思路，利用數(shù)字化聲像信號相對于人的視覺、聽覺冗余，可以進行各種時（空）域和變換域的信息隱藏，從而實現(xiàn)隱蔽通信[9]。3基于MATLAB的數(shù)字水印算法方案設計3.1MATLAB簡介MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB的名稱源自MatrixLaboratory，它是一種科學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和設計工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結構，可以非常容易地對MATLAB的功能進行擴充，從而在不斷深化對問題認識的同時，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。3.2傳統(tǒng)數(shù)字水印技術方案分析與比較DCTDCT變換JPEG2000DWT（離散小波變換DCT1所示，為傳統(tǒng)的一般數(shù)字水印流程圖。水印信息水印信息嵌入過程含水印的信息原始信號圖1傳統(tǒng)數(shù)字水印例如最低有效位算法：是指一種將水印信息在空間域直接替換多媒體信息最不重要的位。以圖片數(shù)據(jù)來說，一張圖片的每個像素是由多個比特構成的，每個比特對圖片的構成是不相同的。低位含有的能量少，高位含有的能量多，而低位的改變并不會太大影響圖片質(zhì)量。在進行數(shù)字圖像處理和圖像變換時，圖像的低因此這種水印算法的魯棒性非常弱。3.3改進數(shù)字水印的設計數(shù)字水印算法一般可分為兩種空域法和頻域法，我們也以頻域法為主介紹DCTDCTCoxPivaDCT技術的CoxDCTDC系數(shù)之外部分較低頻率系數(shù)疊加水印信息；Piva則修D(zhuǎn)CT8*8列作為水印放入DCTDCTDCT。DWT入灰度圖像的小波變換域或者進行Fourier-mellinFourier變換等3級小波分解，得到不同分辨率級下的多個細節(jié)子圖和一個3級小波分解后的對應子圖中，不同的分組，選取的嵌入系數(shù)也不同；最后對嵌入水印后的小波系數(shù)3[10]如圖2DWT印的一般技術流程，它包含了抽取檢測部分。原始的信號原始的信號抽取/檢測過程抽取的水印結束待檢測的信號結束有/無水印水印信息2DWT的數(shù)字水印原始信號進行抽取過程，待檢測信號進行檢測過程。然后抽取出的水印與原有的水印信息進行對比，來檢測原始信號是否含有水印。分析這么多，就可以著手設計一下實踐步驟了，從下一章開始真正開始實現(xiàn)數(shù)字水印的嵌入與提取。嵌入步驟：首先，將原始圖像分割為互不覆蓋的8*8子塊，在對每個子塊進行DCT變換；然后，將水印信號盡可能的嵌入到圖像中紋理較復雜的子塊；最后，將準備好的二值水印圖像組成一維行向量，作為水印信息，用一定的方法，將水印信息嵌入宿主圖像中的中頻部分。提取步驟：首先，原始圖像和待測圖像在DCT域進行求差運算，比較相關性，確定序列；然后，根據(jù)圖像塊的方差值的大小，確定紋理塊，從而確定水印曾經(jīng)的嵌入位置；再次，根據(jù)根據(jù)序列以及紋理塊復雜度的次序形成一維水印序列；最后，將水印序列重新組成二維水印恢復圖像。這樣就可以根據(jù)以上步驟順序來研究具體方案。4基于MATLAB的數(shù)字水印算法仿真與分析4.1改進數(shù)字水印的設計色彩模式是數(shù)字世界中表示顏色的一種算法。在數(shù)字世界中，為了表示各種顏色，人們通常將顏色劃分為若干分量。由于成色原理的不同，決定了顯示器、投影儀、掃描儀這類靠色光直接合成顏色的顏色設備和打印機、印刷機這類靠使用顏料的印刷設備在生成顏色方式上的區(qū)別[11]。灰度（Grayscale）256級灰度來表現(xiàn)圖像，使0（黑色255（白色之（0%等于黑色2568位來存儲每個象素點的灰度信息。這也就是通常所說的8位灰度圖。2-4（2種顏色、三色調(diào)（3種顏色）和四色調(diào)（4種顏色）混合其色階來組成圖像。在而使用雙色調(diào)模式最主要的用途是使用盡量少的顏色表現(xiàn)盡量多的顏色層次，這對于減少印刷成本是很重要的，因為在印刷時，每增加一種色調(diào)都需要更大的成本。（Indexed256種顏色。索引顏色圖像包含256Photoshop會從可使用的顏色中選出最相近顏色來模擬這些顏色，這樣可以減小圖像文件的尺寸。用來存放圖像中的顏色并為這些顏色建立顏色索引，顏色表可在轉(zhuǎn)換的過程中定義或在聲稱索引圖像后修改。RGB于有色光的三原色原理，其中，R(Red)代表紅色，G(Green)代表綠色，B(Blue)代表藍色，每種顏色都有256種不同的亮度值，因此RGB模式從理論上講有256×256×256共約16兆種顏色，雖然自然界中的顏色遠遠多于16兆種，但是這么多種顏色已經(jīng)足夠模擬自然界中顏色了。彩色顯示器就是利用RGB模式，它通過發(fā)出3種不同強度的紅、綠、藍光束，使熒光屏上的熒光材料產(chǎn)生不同顏色的亮點[12]。對于數(shù)字水印，這里只對灰度模式圖像做討論。4.2數(shù)字水印算法實現(xiàn)GUI直觀的設計目標[13]。水印系統(tǒng)主要包換灰度圖像水印嵌入，水印提取、水印攻擊測試、圖像水印嵌入和提取等模塊。來的不良影響，系統(tǒng)開發(fā)過程中，采用限制操作的方式，用戶可根據(jù)界面提示進行操作。例如：水印嵌入的界面初始化時，用戶必須先載入宿主圖像才能進行后續(xù)操作，其他按鈕為不可使用狀態(tài)。imread（如果該可以將三維矩陣分成三個二維矩陣處理，方法與灰度圖像的一樣。）這里采用的是異或運算：Wv=Wp⊕Xk，v=1，2，……（4.1）M×M，每個像素用sbit表示，則X={x(m,n),0≤m,n≤M}（4.2）其中，x(m,n)∈{0，1，2……，2s-1}是原始圖像在(m,n)處的灰度值。假設水印圖像是大小為N×N，每個像素用cbit表示，則W={w(m,n),0≤m,nN}（4.3）其中，w(m,n)∈{0，1，2……，2c-1}是水印圖像在(mn處的灰度值。這里我們將混沌密鑰key作為用戶的私鑰，在不知道key的情況下，盜版者即使提取出水印信號也無法恢復出水印圖像。同時，key的大小也影響著水印嵌入圖像后圖像的失真。選取嵌入強度k=0.00225選取如圖3所示的原始水印圖像P它就是一個簡單的數(shù)字水印，為了方便起見，只有數(shù)字水印四個字，其他什么信123.BMP，對該圖片進行異或4字水印四個字了，而是許許多多的點排列出來的，不知道的會看不出來，其實這是原水印經(jīng)過異或加密后產(chǎn)生的一個加密水印，本文后面還需要提取這種水印，將它進行還原，來檢測嵌入效果[14]5所示的加密序列。圖4.圖3原始水印 圖4加密后的水印5加密序列把產(chǎn)生的加密序列與原始水印圖像進行異或運算，得到一個如圖6所示的加密的置亂新水印圖像。該圖明確列出了混沌序列矩陣，原始水印圖像，混沌加密后的水印，恢復后的水印圖像。我們將加密后的水印又進行了一次運算，使之產(chǎn)生的結果更加復雜了。但是恢復過后，還是能看出不管如何，原始水印與恢復后的水印圖像似乎完全一樣，能很好的檢測嵌入的水印。6加密的置亂新水印4.3數(shù)字水印嵌入算法實現(xiàn)47水印之后，在被提取出來之后得到的水印對比?？梢钥闯鲈紙D像和嵌入水印后的圖像，肉眼上幾乎看不出來改變，說明水印隱蔽性較好[15]。不會妨礙用戶的觀看體驗。水印的存在不會影響作品的視覺效果，這是數(shù)字水印最基本的特點。如果影響了作品的視覺效果，那么隱蔽性太差，一般不作為數(shù)字水印?；诨煦绲乃『蛷膱D像中提取出的水印可以看出，基本一致。這次水印的嵌入提取做的比較成功，當然跟軟件功能也分不開。7原始圖像嵌入水印以及被提取出后的水印對比4.4設計結果與分析把如圖8所示的原圖直方圖與如圖9所示的新圖直方圖比較。對于圖片的直方圖，直方圖的觀看規(guī)則就是“左黑右白”，左邊代表暗部，右邊代表亮部，而中間則代表中間調(diào)?？v向上的高度代表像素密集程度，越高，代表的就是分布在這個亮度上的像素很多[16]。通過直方圖比較可以看出，肉眼雖然看不出區(qū)別，但是在圖像中間部位，像素分布有了細微的差別，這樣就可以基本斷定數(shù)字水印的嵌入位置。但是一般人不會看到原圖直方圖，如果需求版權保護，那么放出的圖一定是嵌入了水印之后的，如果水印效果好，那么盜版商并不能通過圖片直方圖來找出水印位置，進而進行攻擊，使水印報廢。圖8原圖直方圖9新圖直方圖如圖10的地方，就是圖像中最多像素的取值或者是核心，也就是圖像比較重要的部分。對于圖像的頻譜圖。游戲輕微改變都有可能引起頻譜圖較大的變化，所以也可以對比出水印的位置[17]?？梢钥闯?，原圖與新圖在外觀上幾乎沒有什么區(qū)別，但是通過直方圖與頻譜圖的比較，兩幅圖是存在區(qū)別的。那么我們就要對一張未知的圖片進行檢測是否含有水印。10頻譜圖比較4.5檢測圖像中是否含有水印對一幅未知的圖片，我們要對其進行判斷是否含有水印，則需要先從該圖像中提取水印，若存在水印，則提取的水印是基于混沌序列加密過的，用該提取的水印與生成的混沌序列再進行一次異或運算，提取出如圖11所示的還原后的水3所示的原始水印一致[18]水印”四個大字能看出來，表示還是檢測到了當初的水印，不過效果不太好。11還原水印如圖12為原圖，在不含有水印的情況下，我們通過提取有水印的圖像的步13所示的水印結果，可以看出是一張什么都沒有的空白圖，說明沒有嵌入任何東西，大致方向是正確的，只是提取出水印之后的圖像有一點不清晰。到這里可以驗證出，此次實驗基本成功了，得到了預期可能的結果，基本完善了本次論文需要考慮到的內(nèi)容。圖12原圖 圖13空白圖5總結與展望5.1總結數(shù)字水印技術是近十多年來發(fā)展起來的一種新型的水印技術，其不僅僅在圖像水印方面，甚至在許許多多媒體文件，例如音頻、視頻等等上都有廣泛的應用。數(shù)字水印技術易于實現(xiàn)等特性使其在多媒體文件加密應用中具有潛在、廣泛的應用前景。隨著數(shù)字水印技術的發(fā)展，數(shù)字水印的應用領域也得到了擴展，數(shù)字水印的基本應用領域是防偽溯源、版權保護、隱藏標識、認證和安全隱蔽通信。當數(shù)字水印應用于防偽溯源時，包裝、票據(jù)、證卡、文件印刷打印都是潛在的應用領域。用于版權保護時，潛在的應用市場在于電子商務、在線或離線地分發(fā)多媒體內(nèi)容以及大規(guī)模的廣播服務。數(shù)字水印用于隱藏標識時，可在醫(yī)學、制圖、數(shù)字成像、數(shù)字圖像監(jiān)控、多媒體索引和基于內(nèi)容的檢索等領域得到應用。IDInternet的普及帶來了一系列政治、經(jīng)濟、軍事和文化問題，產(chǎn)生了許多新的研究熱點。像的數(shù)字水印技術。同時還研究了基于MATLAB平臺的數(shù)字水印技術的實現(xiàn)方法，用于產(chǎn)生適于圖像的數(shù)字水印算法具有一定的良好性能，易于實現(xiàn)，但同時也顯示出了該設計方案的不足，離數(shù)字水印技術的標準還有一定距離。由于本人能力有限，未能實現(xiàn)水印提取后的無失真水印還原。加之數(shù)字水印技術發(fā)展時間短，仍存在有限精度、設計形式單一和安全性不足等問題，不過也提高了自己的能力，希望對自己以后的工作生活起有一定的幫助作用。若還需要進一步實現(xiàn)提取后的水印還原，則可考慮加入基于混沌映射的小波變換域數(shù)字水印系統(tǒng)。5.2展望已經(jīng)頒布的JPEG2000國際標準中，為數(shù)字水印預留了空間。即將頒布的數(shù)字視頻壓縮標準MPEG，提供了一個知識產(chǎn)權管理和保護的接口，允許結合包括水印在內(nèi)的版權保護技術。在國內(nèi)，政府對信息安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為重視。數(shù)字水印的研究得到了國家自然科學基金和“863”計劃的資助。國內(nèi)信息隱藏學術研討會CIHW自1999年以來至今已成功舉辦了五屆，有力地推動的水印技術的研究與發(fā)展。2015年政府更頒布了《中華人民共和國電子簽名法》，這給水印技術的應用提供了必要的法律依據(jù)。數(shù)字水印技術是應用于開放性網(wǎng)絡上的多媒體信息隱藏技術,為解決版權保護和內(nèi)容完整性認證、來源認證、篡改認證、網(wǎng)上發(fā)行、用戶跟蹤等一系列問題提供了一個嶄新的技術研究方向,因此在數(shù)字產(chǎn)品的知識產(chǎn)權保護、隱蔽標識、篡改提示、隱蔽通信和防偽等方面具有十分看好的應用前景。眼下，傳統(tǒng)的防偽技術已難以應付各類偽造檢測，數(shù)字水印防偽檢測系統(tǒng)的出現(xiàn)則滿足了人們的這一需求。相信在未來數(shù)字水印技術會更加成熟。能更好的解決產(chǎn)生的一系列版權問題。一些國際標準中已結合了數(shù)字水印或者為其預留了空間。SDMI的目標是為音樂的播放、存儲和發(fā)布提供一個開放的框架。SDMI規(guī)范中規(guī)定了多種音頻文件格式，并聯(lián)合加密和數(shù)字水印技術。已經(jīng)頒布的JPEG2000國際標準中，為數(shù)字水印預留了空間。參考文獻[1] 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