数字水印的设计与实现幻灯片.ppt

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1、数字水印的设计与实现第1页，共13页，编辑于2022年，星期六数字水印系统数字水印系统目录课题背景与研究意义课题背景与研究意义关键技术及理论基础关键技术及理论基础系统设计系统设计系统实现系统实现总结总结第2页，共13页，编辑于2022年，星期六数字水印系统数字水印系统一、课题背景及研究意义v我们已经进入了二十一世纪的数字化时代。人们习惯于通过互联网随时随地地将自己的照片、图像、等数据上传发布。又由于互联网快速便捷的特性，这些原创或者商用作品容易被有意无意的篡改。数字产品的版权，完整性，有效性得不到保证。v本系统主要设计了基于LSB算法和基于混沌细胞自动机算法的数字水印的嵌入、提取/检测两大主要

2、功能。方便用户能够根据自己的需要将自己的图像作品嵌入数字水印，并能够加以检测，甚至抵抗一定程度的简单攻击。在一定程度上遏止侵犯原创权的行为。第3页，共13页，编辑于2022年，星期六数字水印系统数字水印系统二、关键技术及理论基础数 字 水 印（digital watermark）技术，是指在数字化的数据内容中嵌入视觉不可感知的数字记号。被嵌入的记号通常是不可见或不可察的，但是通过一些特定的计算操作可以被检测或者提取透明性（invisibility）不可检测性（undetectability）鲁棒性（robustness）安全性（security）数字水印概念数字水印特征第4页，共13页，编辑于

3、2022年，星期六数字水印系统数字水印系统二、关键技术及理论基础嵌入与检测数字嵌入与检测数字嵌入与检测数字嵌入与检测数字水印工作模型水印工作模型水印工作模型水印工作模型第5页，共13页，编辑于2022年，星期六数字水印系统数字水印系统三、系统设计系统功能图第6页，共13页，编辑于2022年，星期六四、系统实现数字水印系统数字水印系统嵌入水印时，将嵌入水印时，将原始图片亮度值原始图片亮度值每一字节的最低每一字节的最低位赋值为前位赋值为前7位位与隐藏信息的异与隐藏信息的异或。或。基于基于LSBLSB算法数算法数字水印字水印提取水印时，将提取水印时，将待测图像每个字待测图像每个字节的节的8位亮度值位

4、亮度值异或，即得到隐异或，即得到隐藏信息的消息串，藏信息的消息串，整合后得到嵌入整合后得到嵌入的水印图像。的水印图像。第7页，共13页，编辑于2022年，星期六四、系统实现231随机序列整合成随随机序列整合成随机矩阵机矩阵经过基于投票规则经过基于投票规则的细胞自动机变化的细胞自动机变化产生细胞水印模板产生细胞水印模板矩阵矩阵WaterMark。将细胞水印模板嵌将细胞水印模板嵌入原始图像亮度值入原始图像亮度值DCT域域E E（imageimage）=IDCT(=IDCT(DCT(image)+alphaDCT(image)+alpha*WaterMark)*WaterMark)DCT离散余弦变换

5、离散余弦变换基于混沌与细胞自动基于混沌与细胞自动机算法的数字水印嵌机算法的数字水印嵌入功能入功能数字水印系统数字水印系统第8页，共13页，编辑于2022年，星期六四、系统实现231利用原始图像产生利用原始图像产生实际细胞水印模板实际细胞水印模板矩阵矩阵提取的细胞水印模提取的细胞水印模板板=（待测图像（待测图像DCTDCT矩阵矩阵-原始图像原始图像DCTDCT矩阵）矩阵）/alpha/alpha实际细胞水印模板实际细胞水印模板矩阵与提取的细胞矩阵与提取的细胞水印模板矩阵做相水印模板矩阵做相关性检测关性检测根据阈值判断待测根据阈值判断待测图像中是否含有水图像中是否含有水印印基于混沌与细胞自动基于混

6、沌与细胞自动机算法的数字水印检机算法的数字水印检测功能测功能第9页，共13页，编辑于2022年，星期六四、系统实现数字水印系统数字水印系统第10页，共13页，编辑于2022年，星期六四、系统实现数字水印系统数字水印系统序序号号实验实验算法算法攻击类型攻击类型攻击次数攻击次数实验结果实验结果1LSB1/16剪切1100%提取2LSB1/8剪切1有损提取3LSB随机剪切10有损提取4LSB随机剪切20有损提取5LSB随机剪切30无法提取6LSB上平移1无法提取7LSB下平移1无法提取8LSB左平移1无法提取9LSB右平移1无法提取序号序号实验算法实验算法攻击类型攻击类型攻击次数攻击次数实验结果实验

7、结果1混沌与细胞自动机1/16剪切1含有水印2混沌与细胞自动机1/8剪切1含有水印3混沌与细胞自动机随机剪切10含有水印4混沌与细胞自动机随机剪切20含有水印5混沌与细胞自动机随机剪切30含有水印6混沌与细胞自动机随机剪切50未检测出水印7混沌与细胞自动机上平移10含有水印8混沌与细胞自动机上平移20含有水印9混沌与细胞自动机上平移30未检测出水印10混沌与细胞自动机下平移10含有水印11混沌与细胞自动机下平移20含有水印12混沌与细胞自动机下平移30未检测出水印13混沌与细胞自动机左平移1未检测出水印14混沌与细胞自动机右平移1未检测出水印第11页，共13页，编辑于2022年，星期六五、总结

8、数字水印系统数字水印系统在数字水印系统设计与实现的过程中，我遇到了不少的难题。其中一些是因为缺少编程经验而出现的简单错误，例如开始编程时出现的堆栈溢出问题，导致系统执行时的不断崩溃，最终修改所有静态数组为动态分配而解决该问题。而其中也有一些是因为算法的理解错误，导致系统的运行得不到预期的效果。这些最终通过自己的钻研和老师、同学的帮助得到绝大部分的解决，这对我在编程有一定的帮助和积累经验作用。在数字水印系统中，两个期待未来能够完善的问题：第一个问题就是其他类型图像的水印嵌入问题。可以将真彩图片转化为RGB图片再转化为系统中所示范的灰度图像，但由于时间问题，就没有能够实现这项功能。第二个问题是没有能够简化系统的操作，使用户使用起来比较繁琐。第12页，共13页，编辑于2022年，星期六重庆邮电大学本科生论文答辩重庆邮电大学本科生论文答辩第13页，共13页，编辑于2022年，星期六