基于DCT的数字水印算法的研究

摘要随着计算机通信技术的迅速发展，传播数字多媒体信息也越来越方便快捷，迅速兴起的互联网以电子印刷出版、电子广告、数字仓库和数字图书馆、网络视频和音频、电子商务等新的服务和运作方式为商业、科研、娱乐等带来了许多机会。

然而，随之而来的盗版和侵权行为也越来越猖獗.数字水印可以标识作者、所有者、发行者、使用者等并携带有版权保护信息和认证信息,保护数字产品的合法拷贝和传播。

本文首先介绍了数字水印的基本特征、原理、目的、意义以及目前国内外的研究现状等基本问题,随后介绍了数字水印的基本框架和数字水印的分类,为数字水印算法的提出、实现及测试提供了理论依据.介绍了一种基于DCT的数字水印嵌入算法，使用MATLAB设计了实验方案，通过不可感知性和鲁棒性验证证明，该算法具有良好的不可感知性。

关键词数字水印;DCT；MATLABAbstractWith the rapid development of computer communication technology, dissemination of digital multimedia information has become increasingly convenient and rapid rise of the Internet in electronic printing and publishing, electronic advertising, digital storage and digital libraries， online video and audio, e-commerce and other new services And operation of commercial, research, entertainment and many opportunities. However, there will come more and more rampant piracy and infringement. Digital watermarking can identify the author， owner， publisher， etc。

基于DCT的数字水印研究的开题报告1. 研究背景和意义：随着数字媒体的普及，数字水印技术的应用越来越广泛，包括音频、视频等。

数字水印技术是一种将数字信息嵌入到数字媒体中而不影响其质量和内容的技术，可以用于版权保护、安全认证、数据隐藏等领域。

其中，基于DCT的数字水印技术因其具有抗攻击能力强、嵌入效率高等优点，备受关注。

因此，本研究旨在探究基于DCT的数字水印技术的相关原理及其应用。

2. 研究内容和目标：本研究主要内容为对于基于DCT的数字水印技术进行深入研究和分析，包括其原理和实现方法，并结合具体案例进行实验研究。

研究目标是实现数字水印的嵌入和提取，并对数字水印的鲁棒性、容量和隐匿性等方面进行评估。

3. 研究方法和思路：本研究将采用文献综述法和实验研究法相结合的方式进行，具体思路如下：（1）文献综述法：对相关文献进行全面、系统地梳理和回顾，明确数字水印的技术背景、发展现状、基本原理等方面的内容，并对基于DCT的数字水印技术进行综述和比较分析。

（2）实验研究法：基于MATLAB等工具对基于DCT的数字水印技术进行实验研究，包括嵌入水印、提取水印和测试相关指标等方面的内容。

具体步骤如下：a. 选取测试图像和水印信息，进行数字水印的嵌入和提取操作。

b. 对嵌入后的数字水印进行攻击模拟，如JPEG压缩、旋转、裁剪等等。

c. 对提取后的水印信息与原始水印信息进行比对，测试数字水印的鲁棒性等指标。

4. 预期研究成果：（1）全面、深入了解基于DCT的数字水印技术的相关原理和实现方法，并对数字水印技术的发展历程和应用前景进行分析。

（2）基于实验研究，实现数字水印的嵌入和提取，评估数字水印的鲁棒性、容量和隐匿性等指标，并提出进一步研究方向和改进方法。

（3）撰写本论文，形成完整的研究报告。

基于dct域的数字水印算法
数字水印技术是应用于数字版权保护领域的一种技术手段。

在数字媒体的传输和复制
过程中，数字水印技术可以将一些特定的信息加入到原始媒体中，使得这些信息不易被发
现和删除，从而防止数字媒体的盗版和篡改。

其中基于DCT域的数字水印算法是当前常用
的数字水印算法之一。

DCT变换是一种广泛应用于图像压缩中的技术，它会将图像分解成一系列DCT系数。

基于DCT域的数字水印算法通过利用图像的DCT系数，将水印信息隐藏在DCT系数中，从
而实现了数字媒体的保护。

基于DCT域的数字水印算法主要包括以下步骤：
一、水印信息的嵌入
1.将原始图像通过DCT变换得到一组DCT系数。

2.将水印信息转换为二进制序列，并将其嵌入到DCT系数中。

1.对含有水印信息的图像重新进行DCT变换。

3.对比提取出的二进制序列与原始水印信息，判断是否一致。

1.嵌入过程简单：通过将水印信息嵌入到DCT系数中，可以避免在图像像素域内的复
杂计算和处理，从而提高了嵌入过程的效率。

2.抗攻击性强：由于水印信息被嵌入到DCT系数中，在图像压缩、旋转、裁剪等操作
中也不容易被破坏，因此抗攻击性较强。

3.鲁棒性好：基于DCT域的数字水印算法水印信息的嵌入不会对图像的色调、饱和度、亮度等造成影响，因此不会产生图像视觉上的畸变。

基于DCT域的数字水印算法在数字版权保护领域具有广泛的应用，但其嵌入的水印信
息难以被视觉感知，需要通过专门的算法来提取和检测。

基于DCT的数字水印算法的研究Research of Digital Watermarking Algorithm Based on Discrete CosineTransform摘要近年来，由于网络的迅猛发展，越来越多的多媒体信息已经走向数字化。

人们可以从网上更加方便的取得各类信息，可以更加方便的对别人的作品进行篡改，复制等，由此带来的版权维护问题也日益严重。

版权维护也越来越受到人们的关注了，数字水印技术是解决这类问题最有效的手段，所以数字水印技术现在已然成为了研究的热点。

本文是对基于DCT域数字水印算法的研究，简要介绍数字水印的发展，基本原理等，在MATLAB环境中完成两种基于DCT域数字水印算法的设计。

第一种是基于DCT图像全局变换的数字水印算法，而第二种则可以认为是第一种算法的改进，是基于DCT域分块水印算法。

然后对于水印系统的鲁棒性，进行一些攻击测试，有盐噪声攻击、高斯噪声攻击、旋转攻击、剪切攻击、JPEG有损压缩攻击等，对比分析哪种算法更好。

虽然说该课题只不过是对现有的数字水印技术进行了一个比较简单的研究，但是让我们充分认识到了数字水印技术对我们日常生活的重要性。

关键词：数字水印DCT 攻击测试AbstractIn recent years,with the rapid development of the network,more and more multimedia information has been digitized.People can obtain various kinds of information from the Internet more convenient, the work of others will be altered and copied more convenient, copyright protection issues are also increasingly serious. People are more and more concerned about copyright protection, digital watermarking technology is the most effective means to solve these problems, so the digital watermarking technology has become a hot topic now.This article is to study based on DCT-domain digital watermarking algorithm, introduced the development of digital watermarking and the basic principles etc,completed two design schemes based on DCT-domain digital watermarking algorithm in MATLAB environment. The first one is based on digital image watermarking algorithm global transformation of DCT, while the second one can be considered to improve the first algorithm, which is based on DCT-domain block watermarking algorithm. Then for the robustness of the watermarking system, we performed some attack test, salt noise attack, Gaussian noise attack and spin attack, cropping attack, JPEG compression attack, in order to prove which is better. Although the subject is a relatively simple research for the existing digital watermarking technique , but it let us aware of the importance of digital watermarking technology in our daily life.Key words:Digital watermarking DCT Robustness Attack test目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................... I I 绪论 .. (1)1 数字水印的介绍 (3)1.1 数字水印定义及基本特点 (3)1.1.1 定义 (3)1.1.2 基本特点 (3)1.2 数字水印基本原理 (3)1.2.1 水印嵌入 (4)1.2.2 水印提取 (4)1.3 数字水印分类 (5)1.4 数字水印的常见算法 (6)1.4.1 空域算法 (6)1.4.2 变换域算法 (6)1.4.3 JPEG压缩域算法 (6)1.4.4 NEC算法 (7)1.4.5 生理模型算法 (7)2 开发工具和环境 (8)2.1 MATLAB简介 (8)2.2 MATLAB语言特点 (8)3 基于DCT域数字水印算法实现 ................................................... 错误!未定义书签。

毕业设计中文摘要毕业设计英文摘要目次1 绪论 (1)课题的研究现状及热点问题 (1)数字水印的关键技术及应用 (2)本文的主要研究内容 (5)2 数字水印的基本原理 (6)DCT域数字水印嵌入原理 (6)DCT域数字水印提取原理 (6)本章小结 (7)3 数字水印的嵌入设计 (7)DCT域数字水印嵌入流程 (7)水印嵌入的结果 (8)本章小结 (11)4 数字水印的提取设计 (12)DCT域数字水印提取流程 (12)水印提取的结果 (13)本章小结 (15)5 鲁棒性分析 (16)抗噪声测试 (16)抗压缩测试 (20)本章小结 (21)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)附录A (25)附录B (27)1 绪论课题的研究现状及热点问题随着计算机的普及，许多传统媒体内容都向数字化转变，并且在电子商务中即将占据巨大市场份额，如mp3的网上销售，数字影院的大力推行，网上图片、电子书籍销售等等，在无线领域，随着移动网络由第二代到第三代的演变，移动用户将能方便快速的访问因特网上数字媒体内容，基于有线或无线网络的数字媒体内容的应用即将是信息时代新的传统。

但是，数字媒体内容的安全问题成了瓶颈问题，一度制约着信息化进程。

为了有效地解决信息安全和版权保护等问题,近年来提出了加解密、数字签名、数字指纹、数字水印等多种技术。

其中数字水印是20世纪90年代出现的一门崭新的技术,它通过在数字产品中嵌入水印信息来确定数字产品的所有权或检验数字内容的原始性[1]。

它弥补了加解密技术不能对解密后的数据提供进一步保护的不足, 弥补了数字签名不能在原始数据中一次性嵌入大量信息的弱点, 弥补了数字指纹仅能给出版权破坏者信息的局限[2]。

国际上一些成立了专门的机构，如拷贝保护技术工作组（CPTWG,Copy Protection Technique Working Group）从1995年开始致力于基于DVD的视频版权保护研究，安全数字音乐创始（SDMI,Secure Digital Music Initiative）从1999年开始研究音频的版权版护，数字水印是其中的核心关键技术。

数字水印中关于DCT的算法研究在我国现代信息计算机网络技术、多媒体技术和信息技术不断发展的过程中，数字化已经成为展现信息的主要手段，从而方便了数字多媒体信息的存储、复制和传播。

在此没有限制任意编辑、复制、修改及传播数字图像、音乐等的背景下，就导致出现了信息安全、版权纷争及盗版等多种社会问题。

数字水印是现代全新的技术，其指的是信息隐藏技术在研究过程中的重要内容。

数字水印能够对现实版权进行有效保护，目前其已经成为多媒体信息安全研究中的重点内容。

数字水印能够利用相应的算法在被保护数字多媒体内融入秘密信息，也就是水印，其表示版权所属及跟踪侵犯的行为。

利用分析数字水印算法空域和变换域并且设计，有效确定分块DCT数字图像水印算法，比如生成水印、嵌入水印、提取和检测等。

在具体使用过程中，通过DCT变换实现水印图像的生成，攻击水印图像，验证鲁棒性。

标签：数字水印；水印算法；离散余弦变换；Cox1 DCT算法中数字水印的嵌入通過离散余弦变换性质可以看出来，利用二维离散余弦实现图像转换之后，图像大部分能量都是在变换域中低频部分集中。

其主要是由于人眼视觉系统对于DCT系数低频部分比较敏感。

所以，水印信息无法在此部分能量中叠加。

另外，高频系数在系数进行图像压缩时容易丢掉。

所以，一般将水印加在变换域系数矩阵的低频接近中频系数的区域。

为了适应图像的压缩方式，在嵌入水印之前通常先对图像进行8*8大小的分块。

以一副512*512大小的lena灰度图像和我们的校徽灰度图像为例说明水印嵌入的具体步骤：首先，将512*512的原始图像I系数矩阵分割成为多个8*8的小块，那么此原始图像就会被分割成为64*64小块，实现每个小块的二维离散余弦变换。

其次，原始图像转变成为多个系统绝阵，此多个水印图像矩阵中的每个矩阵相互对应的原始图像DCT系数，使用公式对水印嵌入进行计算。

最后，对此小块信息矩阵实现二维DCT的逆变换，之后合并成为一个图像，从而能够得到图像，此图像已经嵌入图像。

基于DCT和DWT的数字水印研究的开题报告题目：基于DCT和DWT的数字水印研究一、选题背景随着数字媒体技术的不断发展，数字传播日益普及，数字媒体内容的安全性和版权保护变得越来越重要。

数字水印作为一种数字版权保护技术，在数字媒体版权保护领域得到了广泛的应用。

数字水印通过在数字媒体中嵌入一系列不可察觉的信息，来完成对原始内容的身份认证和保护。

目前，数字水印的研究主要是在频域和时域进行的。

基于时域的数字水印加密方法，容易受到噪声和攻击的影响，因此频域数字水印技术成为研究的热点。

其中，DCT和DWT技术是比较常用的两种频域数字水印技术。

二、研究内容本研究主要探讨基于DCT和DWT的数字水印技术，探究不同算法对数字水印性能的影响，具体研究内容包括：1. DCT和DWT的原理和特点。

2. DCT和DWT在数字水印中的应用，比较两种算法的优缺点。

3. 基于DCT和DWT的数字水印算法设计和实现，分析不同算法的优缺点和性能。

4. 分析数字水印在不同攻击情况下的保护性能，比较不同算法的优劣。

5. 对已有方法的改进和优化研究，提出新的数字水印算法设计方案。

三、研究意义数字水印作为一种保护数字版权的重要手段，对于数字信息安全和版权保护具有重要意义。

基于DCT和DWT的数字水印技术研究，不仅可以提高数字版权的安全性，还可以探索数字水印在不同领域的应用。

本研究的意义在于：1. 探究数字水印的应用前景和发展潜力，促进数字版权保护技术的发展。

2. 比较DCT和DWT在数字水印中的优缺点，为数字水印算法的设计提供依据。

3. 提出新的数字水印算法设计思路，改进和优化现有算法。

四、研究方法本研究主要采用实验和理论研究相结合的方式，具体研究方法包括：1. 理论分析：对DCT和DWT的原理和特点进行分析和比较，探究两种算法在数字水印中的优缺点。

2. 实验设计：设计基于DCT和DWT的数字水印算法，并进行实现和验证实验。

3. 数据分析：对实验数据进行分析和处理，比较不同算法的性能，发现不足部分并提出改进方案。

基于DCT域的自适应盲数字水印算法研究的开题报告1. 研究背景数字水印技术是一种用于保护数字内容、防止盗版和保证数据完整性的技术。

数字水印算法可以将一组数字序列嵌入到另一个数字序列中，而不会破坏原始序列的机密性和完整性。

在图像和视频中应用数字水印技术已成为广泛关注的研究方向。

DCT (离散余弦变换) 是一种广泛使用的频域变换技术，特别适合在图像和视频中进行数据压缩和处理。

许多先进的数字水印算法都是基于DCT域或其变体的。

然而，传统的基于DCT域的数字水印算法可能受到噪声攻击和处理攻击的影响，降低算法的鲁棒性和可靠性。

因此，基于DCT域的自适应盲数字水印算法研究具有重要的理论和应用价值。

2. 研究目标和意义本研究的目标是设计一种基于DCT域的自适应盲数字水印算法，该算法具有更高的鲁棒性和可靠性，能够在抵抗各种攻击和噪声的同时提高水印提取的准确性。

本研究旨在利用新的算法技术和方法，提高数字水印应用在图像和视频中的效果，增强数字内容的安全性和保护知识产权。

3. 研究内容和方法本研究的重点将放在以下方面：（1）研究DCT域数字水印的基本原理和特点。

（2）深入探索自适应数字水印的算法设计方法和技术。

（3）研究在传输和存储中常见的攻击和噪声，分析其对数字水印算法的影响，并提出解决方案。

（4）进行实验和分析，比较本研究所提出的自适应盲数字水印算法与传统算法的性能。

本研究将采用实验研究方法，通过编写程序实现算法实现，并在不同数据集上进行测试。

结合所使用的度量标准，研究并比较结果，在结果中得出结论。

4. 预期成果本研究预期的成果包括：（1）设计一种新的基于DCT域的自适应盲数字水印算法，改善传统算法的鲁棒性和可靠性。

（2）对比分析本研究所提出的算法与传统算法的性能。

（3）通过实验验证，证明本研究所提出的自适应盲数字水印算法在抗攻击和噪声方面的有效性和优越性。

（4）为数字水印在图像和视频中的应用提供新的技术方案和思路。

基于DCT变换的数字图像水印研究
数字图像水印技术是一种将信息嵌入到数字图像中的方法，以实现版权保护、身份认证等目的。

近年来，DCT变换已成为
数字图像水印技术中广泛使用的一种方法。

DCT变换是将一个信号从时域转换到频域的方法，它通过将
信号分解为不同频率的基本信号来实现这一转换。

DCT变换
常常被用于数字信号处理中，特别适合于图像和音频信号处理。

在数字图像水印中，DCT变换通常被用于嵌入和提取水印信息。

嵌入水印信息时，原始图像首先通过DCT变换转换到频域，然后选择一些低频和中频的DCT系数进行改变，嵌入水
印信息。

提取水印信息时，首先需要对被嵌入水印的图像进行DCT变换，得到一组DCT系数。

然后通过比较这些系数和原
始图像中对应的系数，提取出嵌入的水印信息。

DCT变换的优点在于其能够将某些频率的信息集中在少数几
个DCT系数中，从而使得水印信息嵌入到图像中的影响最小化。

此外，DCT变换的实现简单，计算速度快，非常适合于
用于数字图像水印中。

数字图像水印研究中的挑战主要在于如何在水印信息嵌入和提取过程中保持图像的质量。

如果嵌入的水印信息造成原始图像的失真，则会影响到图像的清晰度和视觉效果。

因此，需要在水印信息嵌入和提取的过程中找到一个合适的平衡点，以保证水印信息的可见性和图像的质量。

总的来说，DCT变换是数字图像水印中一种非常有效的工具。

它能够将水印信息嵌入到图像中的同时不影响原始图像的质量，为数字版权保护提供了很大的帮助。

在未来的研究中，我们可以探索更加先进的DCT变换方法，以进一步提高数字图像水
印的安全性和可靠性。

DCT域图像数字水印算法的分析和实现摘要：随着计算机通信技术和互联网的迅速发展，数字多媒体的传播业越来越方便快捷。

但是数字形式的多媒体产品由于可以方便地完全复制并在网络环境下广泛散发，大范围的授权拷贝行为受到了音像、出版、影视和软件等行业的高度关注。

为了防止这种情况的发生，人们提出了数字水印的概念。

数字水印是目前学术界研究的一个前沿热门方向，可为版权保护等问题提供一个潜在的有效地解决方案。

在本论文中，首先介绍了信息隐藏技术、数字水印技术，并着重介绍了数字水印技术的基本原理、特征、典型算法、评测方法等数字水印技术。

然后设计了一种基于DCT的图像数字水印新算法，该算法根据二值水印图像像点取值情况,相应地改变中频段两个位置处DCT系数的大小关系，从而实现水印信息的嵌入。

最后在MATLAB中通过编程进行实验仿真，并对其进行性能测试，实现了数字水印的嵌入、提取实验并用攻击实验证明该算法具有较好的不可见性和较好的鲁棒性。

关键词：数字水印；离散余弦变换(DCT)；鲁棒性Design and Implement of Digital Image WatermarkBased on DCTAbstract：With the rapid development of computer communication technology and the Internet, digital multimedia broadcasting industry is more and more convenient. However, because the digital forms of multimedia products can be easily copied completely and be disseminated widely in a networked environment, these acts is concerned widely by authorized audio and video, publishing, film and software industries. In order to prevent this from happening, the concept of digital watermarking was put forward. Digital watermarking is the academic study of popular and the cutting-edged, and also providing a potentially effective solution for copyright protection and other issues.In this paper, firstly introduced the digital watermarking technique for information hiding, digital watermarking technology, and highlighted the basic principles of digital watermarking technology, the characteristics of typical algorithms, and the evaluation methods. And then improved a DCT-based digital image watermarking algorithm, the algorithm based on the binary watermark image pixel value corresponding change in the band two locations at the size of the relationship of the DCT coefficients in order to achieve the watermark information’s embed. Through experimental simulation by programming in MA TLAB, and performance testing, the digital watermark embedding and extraction experiments and attack experiments prove that the algorithm has good visibility and good robustness.Key words:Digital watermarking，discrete cosine transform (DCT)，Robustness目录摘要 (Ⅰ)Abstract： (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 信息隐藏技术 (1)1.2数字水印的研究背景 (2)1.3数字水印的发展前景 (3)第2章数字水印基本原理及技术 (4)2.1数字图像水印的基本原理 (4)2.2数字水印的特点 (6)2.3数字水印的分类 (7)2.4数字图像水印的典型算法 (8)2.4.1时空域水印算法 (8)2.4.2变换域水印算法 (8)2.5数字图像水印的典型攻击 (9)2.6 数字水印系统的性能评价 (10)第3章离散余弦变换及DCT域图像水印算法 (12)3.1离散余弦变换 (12)3.1.1离散余弦变换的原理 (12)3.1.2离散余弦变换的定义 (13)3.2基于DCT域的图像水印算法 (14)3.2.1 DCT域图像水印算法的背景 (14)3.2.2 DCT域图像水印算法的特点 (14)3.2.3 DCT域图像水印算法的发展 (16)第4章基于DCT域图像数字水印算法设计 (17)4.1 水印与载体图像的选取 (17)4.2水印的生成与嵌入 (18)4.2.1水印的生成 (18)4.2.2水印的嵌入位置选取 (18)4.3水印的检测与提取 (20)第5章算法实现和实验结果分析 (22)5.1 算法的实现 (22)5.1.1 水印的嵌入 (22)5.1.2 水印的提取 (23)5.2攻击实验 (25)5.2.1高斯噪声攻击 (25)5.2.2 JPEG压缩攻击 (27)5.2.3旋转攻击 (29)总结 (31)致谢 (33)参考文献 (34)附录1 (36)第1章绪论1.1信息隐藏技术在研究数字图像水印技术之前，需要先了解什么是信息隐藏技术。