数字水印综合实验系统的设计与实现-—彩色图像中灰度水印的嵌
毕业论文
数字水印综合实验系统的设计与实现
———彩色图像中灰度水印的嵌入与提取
摘要： 数字水印〔Digital Watermarking〕技术是数字图像版权保护的关键技术之1。为了让更多的人熟悉并快速掌握该技术的基本理论和算法设计过程，设计1个数字水印综合实验系统是1个很好的解决方案。本文实现了数字水印综合实验系统的1个子功能，即设计并实现将灰度水印嵌入彩色图像中的水印嵌入与提取实验。本文首先根据信息论、计算机图形处理和色彩学中的基本原理，结合人眼的视觉系统特性，对彩色图像水印的理论与应用进行了研究,然后讨论了如何对水印图像进行反色和置乱预处理，尤其是对水印嵌入过程、水印提取过程和水印攻击方法等进行了深入探讨，并最终设计实现了1套完整的具有水印嵌入与提取功能的实验软件。
关键词： 数字水印；实验系统；图像置乱；离散小波变换
Design and realization of digital watermark
synthetic experimental system
———embedding and extracting gray-scale watermark in color image
Abstract： Digital watermarking is a key technique in protecting copyright of digital images，which supplies a legal method to protect the copyright of the digital images. In order to let more people to master this technology rapidly, a perfect solution is to design a digital watermark synthetic experimental system. This thesis plans to carry out a sub function of the digital watermark synthetic experimental system, which designs and realizes the watermark embedding and extracting experiment which embeds the gray-scale watermark into the color images. According to the basic principles of information theory, computer graph processing and the chromatics, this thesis mainly researches on the theory and applications of the color images watermark using the characteristics of the human visual system. And then it discusses the preprocessing method such as Image color inversing and image disordering, especially the method of watermark embedding, watermark extracting and watermark attacking etc. At last, an experimental system about watermark embedding and extracting are accomplished.
Keywords: Digital watermarking；experiment system；Image disordering；Discrete wavelet transform(DWT)
目 录
前 言 1
1 绪 论 2
1.1 研究背景 2
1.2 课题目标 2
1.3 本文结构 2
2 算法设计与实现的理论基础 4
2.1 人眼的结构及其视觉特点 4
2.1.1 人眼的构造 4
2.1.2 人眼的视觉特性 5
2.2 彩色理论 6
2.2.1 RGB色彩系统 6
2.2.2 YUV色彩系统 8
2.3 BMP文件格式 8
2.4 数字水印的特性 9
2.5 水印相似度和峰值信噪比 10
2.6 数字水印典型算法 11
2.7 小波变换算法 12
3 水印预处理 14
3.1 反色预处理 14
3.2 图像置乱 16
3.2.1 Arnold图像置乱 16
3.2.2 约瑟夫图像置乱 22
4 水印嵌入与提取实验 25
4.1 水印嵌入算法 25
4.2 水印提取算法 26
4.3 嵌入和提取实验 27
4.4 实验图像的数据分析 28
5 水印攻击实验 30
5.1 低通滤波平滑 30
5.2 高通滤波锐化 30
5.3 图像剪切 30
6 系统介绍 32
6.1 功能简介 32
6.2 主要界面 32
6.2.1 登陆启动界面 32
6.2.2 主窗体界面 33
6.2.3 水印嵌入实验界面 34
6.2.4 水印提取实验界面 35
6.2.5 鲁棒性检测实验界面 35
6.2.6 攻击实验界面 36
7 结束语 38
参考文献 39
致 谢 40
前 言
随着高科技电子等信息产业的飞速发展，人类社会已经进入了1个全新的数字化信息时代，计算机网络技术、通信技术、多媒体技术的普及和应用使人们对信息的需求从过去的单1的文本数据逐渐延伸到数字化的文本、图像、图形、音频、视频信号集成的多媒体信息，迫切的应用需求使多媒体信号处理技术成为近年来信息技术的1个重要的研究领域。
数字化的媒体信息与传统的模拟信息相比，具有10分显著的优点：质量高、易于存储、易于加工、易于复制和易于传输。然而，数字媒体的这些优点却对媒体版权，人的版权利益以及保密信息的.安全造成了潜在威胁。各种数字化产品面临新的严峻的挑战——非法侵权盗版和恶意篡改，其版权保护已日益受到人们的关注。现有的许多加解密方案，如安全性较高的公开密钥系统（如RSA），基本上都是着眼于限制资料的存取，很少顾及随之而来的数据膨胀，但数字化的图像、音频、视频信息1旦被接收并进行解密，就和普通的没有加密的数据1样，可以任意的复制、传播和篡改，媒体版权又面临着巨大的危险。
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