半脆弱性数字水印的研究与应用

面向图像认证的半脆弱数字水印算法研究摘要:本文在介绍图像认证及半脆弱数字水印的相关理论的基础上,提出一种可以应用于图像认证的半脆弱数字水印算法,详细阐述了水印嵌入的步骤,并通过实验结果验证了该算法的有效性。

关键词:图像认证半脆弱数字水印随着当今网络的快速发展和现代计算机通信技术的不断进步,数字产品的安全性受到了极大地威胁,由此可能引发各种严重的问题。

因此,急需这样一种方法,能够保护产品内容的完整性。

由于数字产品无失真复制的特性,很容易就会被修改及拷贝。

在不能保证其内容的完整性,或者是怀疑其内容的真实性的情况下,用图像认证技术来鉴定该数字产品,就显的尤为重要。

1 图像认证的概念图像认证[1]是对数字图像的感知内容进行认证的一门技术。

数字产品的安全保护是近几年来,数字水印研究的热点。

在出版领域,对于知识产权的保护日益重要,授权者通常对商品的原始性表现出极大的兴趣。

在司法领域,对于呈堂证供是一些非纸质的证据而言,可通过本文所提到的手段来加以鉴定,依据鉴定结果给出公正的司法判决。

由于医学的高精确性的特性,原始光片是否发生细微的变化,对于给出最后的诊断都起着重要的作用。

通俗的说,通常需要考虑的问题有:数字产品是否已经被篡改、替换和恶意攻击;数字产品是否发生质的改变;数字产品篡改的区域是否能够进行还原等等。

是否被篡改？是否出现了品质上的变化？是否仅部分受到篡改和损坏？是否能通过一些手段来还原？2 图像认证的分类根据图像认证的完整性标准,可以分为精确认证和选择认证。

2.1 精确认证这种认证方法的根本目的是检查载体数据是否仍然保持其原始性,任何细微的差别都会被认定为无效。

通常在医学、商业领域使用较为广泛,而对于版权保护这样需要高容错的可靠性鉴定领域是不适用的。

2.2 选择认证精确认证适用于很多场合。

然而,通常在一副图像中,一般情况下,即便图像中进行了许多有损的操作,但人眼看来,处理后的效果与之前的效果并没有显著的差别。

用于版权保护和完整性验证的半脆弱数字水印技术黄继风何孝富上海师范大学计算机科学与技术系，上海200234jfhuang@摘要提出了一种半脆弱数字水印技术，对原始图象进行2层小波变换，将变换后的小波近似系数以相邻的4个系数（2X2）为一组，计算每组的均值，利用原始图象的HVS特性，以均值为载体嵌入水印信号，对一般的图象处理操作（有损压缩、中值滤波等），系数的均值比单个系数有较强的稳定性。

提取水印时不需要原始图象，实验结果表明，该算法对一般的图象处理操作具有好的鲁棒性而对篡改攻击能准确的识别和定位。

关键词半脆弱数字水印完整性验证版权保护小波变换Semi-fragile watermarking for copyright protection and imageauthenticationHuang JiFeng,He XiaoFuDepartment of Computer Science and Technology,Shanghai Normal University,ShangHai 200234jfhuang@Abstract In this paper,we propse a semi-fragile watermarking technology for copyright protection and image authentication.We transform the image into wavelet domain and group the four adjacent wavelet coefficients. Utilizing the characteristics of the human visual system,we embed a digital signal into the average value of the four adjacent wavelet coefficients since the average value has better stability than single wavelet coefficient. This method needn’t original image when extracts the watermark.Experimental results show the effectiveness of this method which is robust to common image process and fragile to malicious attack.Keywords semi-fragile watermark, image authentication, copyright protection ,wavelet transform1 引言近年来，数字水印技术得到了学术界和产业界的广泛关注，包括文本、图象、音频和视频的许多数字水印系统被提出，其中有两类典型的技术被广泛地研究，鲁棒性水印技术和脆弱性水印技术，如果用于版权保护，则希望水印足够鲁棒，并能承受大量的包括有意的（如恶意攻击）或无意的（如图象压缩、滤波、噪声污染、尺寸变化等）破坏，若攻击者试图删除水印，则将导致多媒体产品的彻底破坏。

数字图像中脆弱水印关键算法研究的开题报告一、研究背景和意义随着数字图像的广泛应用，保护数字图像的知识产权和完整性变得越来越重要。

一种常见的保护方法是使用数字水印技术，在数字图像中嵌入一些不可见的信息，以标识和保护原始图像。

但是传统数字水印技术存在着一些问题，如攻击者可以通过修改、裁剪、添加噪声等方法破坏水印，使得水印失效。

因此，研究数字图像中脆弱水印关键算法，对提高数字图像保护的能力具有重要意义。

与传统数字水印技术不同，脆弱水印是一种特殊的水印，容易被攻击者破坏。

但是，其在防抵赖和图像完整性方面具有独特的优势。

因此，脆弱水印技术在图像认证和防篡改方面具有广泛的应用前景。

二、研究目标和内容本文旨在研究数字图像中脆弱水印关键算法，探讨其在数字图像保护和认证领域的应用。

具体研究内容包括以下方面：1.脆弱水印的定义和分类：介绍脆弱水印的定义、分类和特点，对脆弱水印技术的基本概念进行详细阐述。

2.脆弱水印关键算法的研究：研究数字图像中脆弱水印的嵌入和提取算法，包括基于离散小波变换、主成分分析和奇异值分解等多种算法。

3.脆弱水印抵抗攻击性能的研究：探讨脆弱水印算法的抗攻击性能及其提高方法，比较各种算法在不同攻击条件下的鲁棒性。

4.脆弱水印的应用：研究脆弱水印技术在数字图像保护、认证和版权保护方面的应用，对其实际应用进行案例分析和评估。

三、研究方法本文将采用文献综述和实验研究相结合的方法进行研究，主要研究方法包括如下几个方面：1.文献综述：结合现有文献，对脆弱水印技术的基本概念、发展历程、分类和研究现状进行系统性梳理和总结。

2.算法设计：基于文献综述，设计脆弱水印嵌入和提取算法，并通过实验验证其有效性和性能。

3.攻击性能测试：对各种算法在不同攻击条件下的鲁棒性进行测试和分析，探讨提高脆弱水印抗攻击性能的方法。

4.应用案例分析：以版权保护为主要应用场景，分析脆弱水印技术在实际应用中的优势和不足，并提出相应的改进方法。

数字水印技术研究与应用第一章：引言数字水印是一种用于隐藏信息的技术，它可以在数字媒体中嵌入一些特殊标志或者信息，从而达到保护版权、追踪数字内容来源和保护数字媒体安全等目的。

目前，数字水印技术已经广泛应用于数字图像、音频、视频等各类数字媒体中。

本文将对数字水印技术的研究与应用进行深入探索，以期更好地了解数字水印的本质和应用。

第二章：数字水印技术2.1 数字水印概述数字水印技术将一些信息嵌入到数字媒体中，使其在视觉或听觉上不可察觉或难以察觉。

它的最大特点是可以在不影响原始数字媒体内容和质量的前提下，为数字媒体添加一些额外的信息，从而实现一些特殊的效果。

2.2 数字水印分类数字水印可以根据它的嵌入方式、嵌入域、水印类型等多个方面进行分类。

根据嵌入方式的不同，数字水印可以分为频域水印、时域水印、混合水印等；根据嵌入域的不同，数字水印可以分为图像水印、音频水印、视频水印等；根据水印类型的不同，数字水印可以分为可见水印、非可见水印等。

2.3 数字水印嵌入流程数字水印嵌入流程一般包括以下几个步骤：选择水印信息、选择嵌入域，将水印信息嵌入到媒体中，验证和提取数字水印信息。

第三章：数字水印技术应用3.1 数字水印原理在版权保护中的应用数字水印技术可以用于版权保护，一些数字内容提供商可以将数字水印嵌入到数字素材中，在发现有未授权使用的情况下，利用数字水印技术来跟踪盗版行为，保护版权。

3.2 数字水印技术在安全监管领域的应用数字水印技术还可以应用于安全监管领域，如对一些机密文件进行数字水印加密，以达到保密作用。

当机密文件被泄露时，可以通过数字水印技术来分析泄露渠道。

3.3 数字水印技术在医疗图像处理中的应用数字水印技术还可以应用于医疗图像处理领域，用于图像的认证和保密。

医疗图像需要保证本身的安全性和隐私性，数字水印技术可以帮助实现这一目标。

第四章：数字水印技术研究4.1 数字水印技术的研究现状当前数字水印技术的研究主要集中在不同嵌入域的数字水印技术研究上。

数字水印技术的研究与应用随着数字媒体的快速发展，数字水印技术也逐渐成为研究和应用的焦点。

数字水印是一种在数字媒体中嵌入信息的技术，通过对数据进行加密、隐藏和提取，使得水印信息在不影响原始数据的情况下可以被正确识别和提取出来。

本文将针对数字水印技术的研究和应用进行探讨。

1. 数字水印技术的研究进展数字水印技术起源于对实体物体上水印的模拟，经过多年的发展和研究，逐渐形成了一套完整的理论体系。

数字水印技术主要包括三个方面的内容：水印嵌入、水印提取和水印识别。

水印嵌入是将水印信息嵌入到数字媒体中的过程，它可以通过一系列的算法或方法来实现。

水印提取是指从包含水印的数字媒体中提取出水印信息的过程，它也是数字水印技术中的核心环节。

水印识别是指通过对比、分析等方法来判断数字媒体是否带有水印以及提取相关的信息。

目前，数字水印技术在图像、音频和视频等领域都取得了一定的应用。

在图像领域，数字水印技术可以用于版权保护、内容认证等方面。

通过嵌入特定的水印信息，可以保护图片的版权，避免被未经授权的非法复制和使用。

在音频领域，数字水印技术可以用于音乐版权保护、音频认证等方面。

通过向音频数据中嵌入水印信息，可以追踪非法传播和复制行为。

在视频领域，数字水印技术可以用于视频认证、内容保护等方面。

通过嵌入水印信息，可以对数字视频进行验证和防止盗版。

2. 数字水印技术的应用案例2.1 图片版权保护案例数字水印技术可以应用于图片的版权保护。

以一家摄影机构为例，他们通过数字水印技术在所拍摄的图片中嵌入了其版权信息。

当图片被非法传播或盗用时，可以通过数字水印技术提取出图片中的水印信息，进而查明侵权行为的责任人。

这项技术的应用不仅保护了摄影机构的权益，同时也为他们提供了一种有效的维权方式。

2.2 音乐版权保护案例数字水印技术在音乐版权保护方面也有广泛的应用。

例如，在音乐流媒体平台上，通过向音频文件中嵌入数字水印信息，可以跟踪非法传播和盗版行为。