论文总字数：19542字

摘 要

随着Internet的发展以及打印、扫描等技术的崛起和普及，多媒体产品通过Internet大量快速的传播，致使数字产品信息变得容易获得并被不法分子任意窜改和复制流传，多媒体产品的信息版权急需获得保护。而数字水印技术被视为信息安全的一种重要手段，为维护多媒体作品的安全，它提供了一个强大的解决方案。本论文以前人的工作为基本，针对图像水印的现状，作了以下工作：

本文首先介绍数字水印的基本原理、性能以及受到的常见攻击。根据数字水印的分类，对于变换域的数字水印算法进行了比较详细的说明，特别分析了两种典型的数字水印算法：离散余弦变换算法（DCT）和离散小波变换算法（DWT）。最后通过数字水印嵌入、提取、检测以及攻击测试，针对这两种方法实现的结果，进行了比较详细的比较分析。

关键字：数字水印；离散小波变换；离散余弦变换；MATLAB；鲁棒性

Comparative Study Of Image Watermarking Algorithm

Abstract

With the development of the Internet,the printers, scanners and other technology increasingly widely used.Digital multimedia products through the rapid spread of the Internet a lot.So multimedia authoring easier to obtain and illegal spread wantonly and replication.The copyright of multimedia works need be protected.As an important measures of information security the digital watermarking technology provides a powerful solution for the protection of multimedia works.On the basis of previous work, we have been completed the following work in view of the current developing situation of image watermarking.

This paper first introduces the basic principle of digital watermarking, performance, and the common attacks.According to the classification of digital watermarking,we conducted more detailed instructions to transform domain digital watermarking algorithm.Particularly,we analyzed the two typical watermarking algorithm: discrete cosine transform algorithm(DCT) and discrete wavelet transform algorithm(DWT).Finally through digital watermark embedding and extraction, detection and attack testing, achieve the result of the two methods,carry on the detailed analysis of the contrast.

Keywords:Digital Watermarking; Discrete Wavelet Transform; Discrete Cosine Transform; MATLAB; Robustness

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 数字水印的研究背景 1

1.2 数字水印的发展与现状 1

1.3 数字水印的应用范围 2

1.4 本文的研究工作和结构安排 2

第二章 数字水印技术 3

2.1 数字水印技术的原理描述 3

2.1.1 数字水印的嵌入 4

2.1.2 数字水印的提取 5

2.1.3 数字水印的检测 5

2.2 数字水印的性能及常见攻击 6

2.2.1 数字水印的基本特性 6

2.2.2 数字水印面临的常见攻击 6

2.3 数字水印的分类 7

2.4 数字水印的经典算法 8

2.4.1 空间域水印算法 8

2.4.2 变换域水印算法 9

第三章 基于DCT变换的数字水印 10

3.1 MATLAB简介 10

3.2 离散余弦变换（DCT） 10

3.2.1 一维离散余弦变换的定义 10

3.2.2 二维离散余弦变换的定义 11

3.3 基于DCT变换的数字水印实现 12

3.3.1 DCT变换的水印算法 12

3.3.2 DCT数字水印MATLAB实现方法 13

第四章 基于DWT变换的数字水印 14

4.1 小波变换介绍 14

4.2 离散小波变换 14

4.2.1 离散小波变换实现步骤 15

4.3 基于DWT变换的数字水印实现 15

第五章 DCT算法和DWT算法性能分析 16

5.1 DCT水印算法的攻击与评测 16

5.1.1 结果展示 16

5.1.2 结果分析 19

5.2 DWT水印算法攻击评测 19

5.2.1 结果展示 19

5.2.2 结果分析 21

5.3 DCT和DWT算法的比较 22

第六章 总结与展望 23

致 谢 24

参考文献（Reference） 25

第一章 绪 论

现如今，伴随数字多媒体技术和Internet的迅速兴起，数字形式的信息数据可以进行快速实时的传播。数字数据因为其灵活性、实时性的特点，节约了大量的人力资源。同时，信息的安全和保密问题也随着它的优点而产生。例如：“数字世界”的破译、窃取、伪造、欺诈、盗窃和窜改已变得非常容易。一些相对重要的文件，如政府和司法部门，很容易被犯罪分子破坏利用。数字信息的知识产权保护、认证以及信息保护已成为数字信息领域亟待解决的问题。以密码学(Cryptography)为核心的传统信息安全技术已不能完整解决所有现在出现的问题，所以，结合了图像水字处理、密码学和多媒体技术的数字水印技术得到了很好的发展和进步。

1.1 数字水印的研究背景

信息隐藏技术一直以来都是信息研究范畴中一个重要的目标，而数字水印是信息隐藏的一个分支。信息隐藏中的数字水印技术与传统加密技术有明显的不同。传统加密技术大大的阻碍了数字数据的传递，因为对于类似公众信息的数据，如果没有进行解密，数据便不能拿来使用。而且，加密技术的保护工作在数据被解密以后就起不到任何作用，盗用者就可以肆意更改作品信息，盗版的追查也变得更加困难。更有甚之，如果攻击者为了让授权者接收不到数据，只需要将加密技术进行干扰，接受方即使可以解密也不能得到想要的数据了。

数字水印技术利用类似水印图案的特点，先将数字作品的版权信息制成水印，然后在不破坏原始数据价值的前提下嵌入水印，最后进行水印的检测和提取。该技术很好地解决了传统加密技术的不便之处。对于恶意的攻击，数字水印也是有一定的抵抗力的。原始数据拥有者能够通过水印的检测和提取，解决版权归属等的众多问题。它有效的运用了数字图像处理、密码学和多媒体技术，满足人们对产权保护、信息安全保护和版权认证的需求。

1.2 数字水印的发展与现状

说到数字水印，人们首先想到的应该是纸币中的水印，它可以起到防伪验钞的作用。这是传统的防伪技术，是将水印印在传统载体上。古希腊斯巴达人曾运用这种技术进行军事情报的传递，他们在木头上雕刻上情报信息，然后用石蜡填平，收信人用火将石蜡融化掉即可看到传递的情报。要说古代使用最为广泛的密传方式就是用化学的方法进行密写将情报传送出去。

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