下载文档原格式
数字水印研究及Matlab 仿真实现华宏虎,张 权,唐朝京(国防科学技术大学电子科学与工程学院 湖南长沙 410073)摘 要:数字水印技术在数字产品的版权保护中起着非常重要的作用。
概括了数字水印技术的现状及其基本原理,并分析了变换域数字水印算法的优势,详细阐述了DCT 水印嵌入和提取算法的原理和步骤。
最后在M atlab 平台下对DCT 数字水印算法进行了仿真,仿真结果证实了DCT 算法的强健性和鲁棒性。
关键词:数字水印;DCT ;M atlab ;Ro bust中图分类号:T P309.2 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2007)0508003Stu dy of Digital Watermark and the Realization on Matlab SimulationHU A Ho ng hu ,ZH A NG Q uan ,T AN G Chaojing(Co ll eg e o f Electronic Sc ience and Enginee ring ,National Unive rsity o f Defense T echno logy ,Cha ng sha ,410073,China )Abstract :T he technique o f dig ital w aterma rk play s an impo rtant ro le in the pro tectio n of copyrigh t of digital pro ducts.T his paper sums up the status o f the technique o f dig ital wa te rmark and its fundamental ,then we ana lyze the advantage of the DCT alg o rithm and ex pa tiate the fundamental and steps to embed o r g et wa ter mark.F inally ,this paper gives the e xperiment of DCT alg o rithm on M atlab ,and the result pro ves the toughness and robustness o f the alg orithm.Keywords :wa te rmark ;DCT ;M a tlab ;Ro bust收稿日期:200608031 引 言随着多媒体技术和网络技术的迅猛发展及广泛应用,对数字媒体(数字图像、数字音频、数字视频)的保护已成为一个迫在眉睫的现实问题。
论文独创性声明本人所呈交的论文,是指导教师的指导下,独立进行研究和开发工作所取得的成果。
除文中已特别加以注明引用的内容外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并致谢。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担.特此声明。
论文作者（签名)：20 年月日摘要随着计算机网络的迅速发展,包括数字图像在内的数字媒体得到了广泛的应用,数字媒体的数据逐渐成为人们获取信息的重要来源，但随之而来出现了一系列如随意复制、编辑、非法传播数字图像的信息安全问题,数字媒体的版权保护问题变的日益突出,数字图像水印技术由此应用而生，已成为信息安全领域的一个研究热点.本文比较系统地研究了数字水印技术在静止图像中的应用问题。
首先介绍了数字水印技术的发展背景，然后对数字水印的原理、特点、分类、典型算法、应用领域以及评价标准等等进行了简要的分析。
其次，本文主要是针对目前现有数字图像水印算法实现过程比较复杂，其中重点讨论关于DCT的数字图像水印技术的嵌入，提取和水印的攻击测试等.最后对数字图像水印的特征进行分析总结。
最终通过Matlab这一工具来实现其具体的过程.通过实验对比分析得到该种算法具有一定的可行性以及较好的鲁棒性。
关键词：数字图像水印，信息安全，DCT算法,Matlab.AbstractWith the rapid development of computer network，digital media, including digital image has been widely used，digital media data gradually become an important source of obtaining information，but there's a series of such as free to copy, edit，illegal dissemination of digital image information security，copyright protection of digital media has become increasingly outstanding, digital image watermarking technology and the application, has become a research hotspot in the field of information security。
基于Matlab的数字水印技术研究摘要：数字水印技术是一种在数字媒体中嵌入信息的技术，它能够为数字图像、视频和音频信息赋予拥有者的权利，这些信息可以在数字媒体上传播和传播时保护其准确性和完整性。
本文采用Matlab对数字水印技术的研究进行了研究，使用Matlab的权限和仿真技术，研究了数字水印技术在PC上的不同运行，研究了水印的安全型号，以及数字水印的位置信息的可靠性。
同时，本文的仿真实验结果表明，在不同的参数设置下，数字水印技术可以实现快速、高效地提取水印，从而实现某种形式的认证在实际应用中可能是有用的。
关键词：Matlab；数字水印技术；安全模型；位置信息1 引言近年来，随着多媒体技术的飞速发展，数字媒体作为新型的信息传输媒介迅速发展，成为更为重要的媒介。
数字媒体包括数字图像、视频和音频，此类数字信息可以在处理机、PDA及移动设备中得到高速传播。
但由于数字媒体的高度灵活性，使得数字媒体可能被伪造，被随意地篡改、移植和分发。
此时，数字水印技术应运而生，它为数字媒体中嵌入的有形信息提供了有效地准确性和完整性保护（比如嵌入者的所有权证明、鉴定、认证、定向信息传输等）。
基于 Matlab 的数字水印技术研究，目标是在 Matlab 环境中开发一种数字水印技术，同时讨论数字水印的性能指标以及应用的限制。
Matlab 是一款应用非常广泛的、易于使用的微计算机软件，它拥有完善的数学运算、仿真及可视化功能，在数字水印研究中占据十分重要的地位。
2 Matlab 在数字水印方面的应用2.1 数字水印算法的模拟数字水印技术可以赋予被嵌入数字媒体的信息，可以用于认证，标记，痕迹和防伪等目的。
有了 Matlab 的强大功能，一般数字水印方法都可以使用 Matlab 来进行模拟仿真，有了数字水印算法的仿真结果，可以用于进一步评估新的数字水印技术的质量和可行性和完整性。
2.2 数字水印算法的安全模型Matlab 也可以用来研究不同的安全模型，以保证数字水印技术是安全可靠的。
基于小波变换的数字水印与matlab的实现摘要：通过对数字水印的原理和算法的分析，了解信息隐藏的实现手段与效果。
在信息加载和提取过程中，突破传统的加密技术，用更具专业性的检测手段来保护专属的信息产权。
本文利用了水印良好的鲁棒性和不可感知性，致力于对图像的处理，通过实验与测试证实了数字水印可以达到理想的效果，并且运用恰当的算法可以更加简化操作的复杂性。
在此之外，数字水印还可以应用于声音，视频等领域。
其技术手段的实现的更加完善化会带来其更加广阔的应用前景。
关键字：数字水印；信息隐藏；MATLAB;水印检测与提取；JPEG压缩；1 数字水印技术简介1.1数字水印的发展背景随着数字技术和Internet网络的发展，各种形式的多媒体数字作品(图像、视频、音频等)纷纷以网络形式发表，然而数字作品的便利性和不安全性是并存的，它可以低成本、高速度地被复制和传播，而这些特性也容易被盗版者所利用。
因而，采用多种手段对数字作品进行保护、对侵权者进行惩罚己经成为十分迫切的工作。
数字水印技术的研究就是在这种应用要求下迅速发展起来的。
数字水印(digital watermarking)技术也称为数字指纹技术，它将具有特定意义的水印标记不可感知地嵌入到被保护的数字产品中，在产生版权纠纷时，通过相应的算法提取该水印，用以证明作者对该数字产品的所有权，并可作为鉴证、起诉非法侵权的证据。
数字水印技术基本上应当满足隐蔽性、安全性、鲁棒性和水印容量等几个方面的要求。
研究数字水印技术的最初目的是用于保护数字产品的版权，但随着研究的进一步深入，它在信息安全保护领域的应用越来越广泛，并在广播检测、图像认证、盗版跟踪、数字签名、交易水印、拷贝控制、标题与注释等各个领域产生了许多新的用途。
数字水印从正式提出到现在虽然时间不长，但它与传统的密码学相比有明显的优越性，为解决版权保护和内容完整性认证、来源认证、篡改认证、网上发行、用户跟踪等一系列问题提供了一个崭新的研究方向，因此它在数字产品的知识产权保护、商务交易中的票据防伪、声像数据的隐藏标识和篡改提示、隐蔽通信及其对抗等方面具有十分广阔的应用前景。
Matlab技术数字水印嵌入与提取数字水印技术是一种在数字媒体中嵌入隐藏信息的方法，被广泛应用于版权保护、身份验证和防伪等领域。
Matlab作为一个功能强大的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数来实现数字水印的嵌入和提取。
本文将介绍Matlab中数字水印技术的基本原理，并通过实例演示嵌入和提取过程。
一、数字水印的基本原理数字水印技术利用数字信号的统计特性，将水印信息嵌入到原始信号中，形成一个带有隐藏信息的新信号。
在嵌入和提取过程中，必须保证水印对原始信号的影响尽可能小，以保持信号的质量和可辨识度。
数字水印的嵌入过程主要包括以下几个步骤：1. 选择合适的水印信息：水印信息可以是文字、图像、音频等形式，需要根据应用需求进行选取。
2. 将水印信息与原始信号进行编码和调制：通过编码和调制技术，将水印信息嵌入到原始信号的特定位置，使其与原始信号融为一体。
3. 保证水印的安全性：为了抵抗攻击和伪造，需要对水印进行加密和鲁棒性处理，以保证水印的可靠性和可提取性。
数字水印的提取过程主要包括以下几个步骤：1. 对带水印信号进行预处理：包括噪声滤波、增强对比度等，以提高水印的可提取性。
2. 提取水印信息：通过解调和解码技术，从带水印信号中还原出水印信息。
3. 验证水印的完整性和准确性：对提取出的水印进行验证和比对，以确定提取的水印是否与原始水印一致。
二、Matlab实现数字水印嵌入与提取Matlab提供了强大的图像处理工具箱和信号处理工具箱，可以方便地实现数字水印的嵌入和提取。
以下将以图像水印为例，介绍Matlab中数字水印的嵌入和提取过程。
1. 数字水印的嵌入a. 选择水印图像和原始图像：从计算机中选择一张水印图像和一张原始图像，作为嵌入水印的输入。
b. 对原始图像进行预处理：包括图像的大小调整、对比度增强等操作，以提高水印的嵌入效果。
c. 对水印图像进行处理：通过调整水印图像的大小和位置，使其适应于原始图像的特定区域。
数字水印技术是一种用于保护数字信息安全和保护知识产权的重要技术手段。
Matlab作为一种强大的数学计算软件，具有丰富的数字信号处理和图像处理工具包，能够很好地支持数字水印的嵌入和提取。
本文将介绍如何使用Matlab进行数字水印的嵌入和提取，并给出相应的代码实现。
1. 数字水印嵌入数字水印嵌入是将一段隐藏的信息嵌入到载体中，使得这段信息对于一般观察者来说是不可察觉的。
在Matlab中，可以使用一些图像处理工具进行数字水印的嵌入。
需要读入载体图像和待嵌入的数字水印。
载体图像可以使用Matlab 中的imread函数进行读取，得到一个包含图像像素信息的矩阵。
待嵌入的数字水印可以是一段文本、一幅小型图像或者一段音频信号。
接下来，可以选择合适的嵌入算法进行数字水印的嵌入。
常用的算法包括LSB替换算法、DCT变换算法以及扩频水印算法等。
这些算法都可以在Matlab中找到相应的实现。
将得到的嵌入水印后的图像保存起来，成为带有数字水印的图像。
可以使用Matlab中的imwrite函数将处理后的图像保存到本地。
2. 数字水印提取数字水印提取是将嵌入在载体中的数字水印提取出来，还原成原始的水印信息。
在Matlab中，可以利用数字信号处理和图像处理工具进行数字水印的提取。
需要读入带有数字水印的载体图像。
同样可以使用Matlab中的imread函数进行读取。
接下来，根据数字水印嵌入时所采用的算法，使用相应的提取算法进行数字水印的提取。
提取算法通常与嵌入算法是对应的，可以在Matlab中找到相应的实现。
将提取得到的数字水印展示出来，可以是一段文本、一张图像或者一段音频信号。
在Matlab中可以利用文本处理工具、图像处理工具和音频处理工具展示提取得到的数字水印信息。
3. 示例代码以下是一个简单的示例代码，演示了如何在Matlab中进行数字水印的嵌入和提取：数字水印嵌入image = imread('carrier_image.jpg'); 读入载体图像watermark = imread('watermark_image.jpg'); 读入待嵌入的数字水印watermarked_image = embed_watermark(image, watermark); 使用embed_watermark函数进行数字水印的嵌入imwrite(watermarked_image, 'watermarked_image.jpg'); 保存带有数字水印的图像数字水印提取watermarked_image = imread('watermarked_image.jpg'); 读入带有数字水印的载体图像extracted_watermark = extract_watermark(watermarked_image); 使用extract_watermark函数进行数字水印的提取imshow(extracted_watermark); 展示提取得到的数字水印信息以上代码中，embed_watermark和extract_watermark分别是数字水印的嵌入和提取函数。
基于LSB 的数字水印算法及MATLAB 实现加密算法宗岳，王恺山东科技大学 山东，中国 ***************摘要—LSB 是一种简单传统的信息隐藏算法，属于数字水印技术中的一种。
本文首先介绍了LSB 技术的原理和特点，然后讨论了基于LSB 的数字水印算法。
最后利用MATLAB 2010 b2对这一算法的加密过程进行了仿真。
关键词：LSB 数字水印 信息隐藏 MATLABI. 介绍随着计算机应用逐渐广泛、网络技术的迅速发展，使音频、视频等多媒体信息都能以数字形式传输和播放，从而使大规模非授权拷贝成为了可能，而这样会损害音乐、电影、书籍和软件等出版业的发展，为了保护知识产权引发了一个很有意义的研究方向：信息隐藏。
本文首先介绍了了数字水印技术的原理和分类，接着对LSB 算法原理及LSB 算法实现进行了介绍，最后使用MATLAB 对其加密过程进行了仿真。
II. 数字水印技术的基本原理数字水印的主要 目的是将特定的信息加入到需要保护的媒体信息中，加入的信息一般是能够代表媒体信息版权的内容，如公司标志、媒体作者、特定代码等，而且要保证数字水印能够抵抗一定的攻击，而不被轻易的破坏和修改，同时数字水印要能够被提取或者能够被检测到。
数字水印的具体内容、算法、提取或检测过程根据实际应用有不同的要求。
数字水印的嵌入和提取过程如图1，图2所示。
图1 数 字水印的嵌入过程图2 数字水印的提取过程图1是数字水印的嵌入过程，加入密钥可以提高数字水印的隐蔽性、抗攻击性，而并非是必须的。
根据用途不同，，嵌入的水印有些是需要还原的，而有些则只需验证水印的存在性，前者需要数字水印的提取算法，而图2需要数字水印的检测算法，根据具体的水印算法，嵌入或提取的过程可能有所不同。
III. 数字水印的分类数字水印技术可以从不同的角度进行分类，因此有多种分类方法。
按数字水印的特性可分为鲁捧数字水印和脆弱数字水印。
鲁棒数字水印主要用于标识数字媒体信息的版权信息，它要求嵌入的水印能够抵抗对媒体的常规编辑和恶意攻击，在对媒体进行如：裁剪、旋转、缩放、压缩的变换后水印信息不受到较大损害。
基于LSB 的数字水印算法及MATLAB 实现加密算法宗岳，王恺山东科技大学 山东，中国 ***************摘要—LSB 是一种简单传统的信息隐藏算法，属于数字水印技术中的一种。
本文首先介绍了LSB 技术的原理和特点，然后讨论了基于LSB 的数字水印算法。
最后利用MATLAB 2010 b2对这一算法的加密过程进行了仿真。
关键词：LSB 数字水印 信息隐藏 MATLABI. 介绍随着计算机应用逐渐广泛、网络技术的迅速发展，使音频、视频等多媒体信息都能以数字形式传输和播放，从而使大规模非授权拷贝成为了可能，而这样会损害音乐、电影、书籍和软件等出版业的发展，为了保护知识产权引发了一个很有意义的研究方向：信息隐藏。
本文首先介绍了了数字水印技术的原理和分类，接着对LSB 算法原理及LSB 算法实现进行了介绍，最后使用MATLAB 对其加密过程进行了仿真。
II. 数字水印技术的基本原理数字水印的主要 目的是将特定的信息加入到需要保护的媒体信息中，加入的信息一般是能够代表媒体信息版权的内容，如公司标志、媒体作者、特定代码等，而且要保证数字水印能够抵抗一定的攻击，而不被轻易的破坏和修改，同时数字水印要能够被提取或者能够被检测到。
数字水印的具体内容、算法、提取或检测过程根据实际应用有不同的要求。
数字水印的嵌入和提取过程如图1，图2所示。
图1 数 字水印的嵌入过程图2 数字水印的提取过程图1是数字水印的嵌入过程，加入密钥可以提高数字水印的隐蔽性、抗攻击性，而并非是必须的。
根据用途不同，，嵌入的水印有些是需要还原的，而有些则只需验证水印的存在性，前者需要数字水印的提取算法，而图2需要数字水印的检测算法，根据具体的水印算法，嵌入或提取的过程可能有所不同。
III. 数字水印的分类数字水印技术可以从不同的角度进行分类，因此有多种分类方法。
按数字水印的特性可分为鲁捧数字水印和脆弱数字水印。
鲁棒数字水印主要用于标识数字媒体信息的版权信息，它要求嵌入的水印能够抵抗对媒体的常规编辑和恶意攻击，在对媒体进行如：裁剪、旋转、缩放、压缩的变换后水印信息不受到较大损害。
摘要：数字水印技术作为数字媒体版权保护的有效办法，近年来在国内外引起了人们极大的兴趣。
但是由于数字水印技术涉及到的知识面比较广，即使是专业人员有时也感到力不从心，那么如何选择一种有效的编程工具便成为一个亟待解决的问题。
本文从数字水印技术本身的特点、一般模型和典型算法出发，简要地介绍了一种可以快速上手的高效的实用语言——Matlab。
最后,作者给出一个用Matlab实现数字水印实例。
关键词：数字水印Matlab Visual C++6.0 DWT DCT1 引言作为传统加密系统的有效补充办法，从1993年Caronni正式提出数字水印到现在短短几年里，无论是在国内还是在国外对数字水印的研究都引起了人们极大的关注。
但数字水印技术的发展还很不成熟，应用也处于初级阶段。
在我国，知识产权问题是一个敏感的话题，只有深入开展数字水印技术的研究，尽快制定我国的版权保护水印标准，才能使我们在未来可能的国际知识产权纠纷中取得主动权。
那么掌握高效的工具，便成为一个必须解决的问题。
本文就针对数字水印本身的特点，介绍了一种高效的实用工具——MATLAB。
2 数字水印技术2.1 数字水印技术的复杂性数字水印技术涉及到通信理论、编码理论、噪声理论、视听觉感知理论、扩频技术（Spre ad Spectrum）、信号处理(Signal Processing ) 技术、数字图像处理(Digital Image Processing)技术、多媒体(Multimedia)技术、模式识别(Pattern Reorganization)技术、算法设计(Algorithm Design)等理论，用到经典的DFT（Discrete Fourier Transf orm）、DCT(Discrete Cosine Transform)变换和近代最先进的数学工具----小波(Wa velet)。
数字水印又是一个横跨计算机科学、生理学、密码学、数字、数字通信等多门学科，并与I nternet的发展密切相关的交叉科学。
2011年3月刊计算机工程应用技术信息与电脑China Computer&Communication1. 引言多媒体及网络的迅速发展使得多媒体信息的交流和传输变得更加简单和快捷，然而，这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品，这种对数字产品保护和信息安全的迫切需求，导致了数字水印技术成为多媒体信息安全领域的一个热点问题。
数字水印技术是在不影响宿主媒体主观质量的情况下，在宿主媒体（文本、图像、视频、音频）中嵌入不易被人察觉的标识信息，用以证明原创作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据。
2. 数字水印的特征一般认为数字水印应具有以下特征：(1) 安全性。
数字水印应该是安全、难以被篡改的。
当数字作品发生变化时，数字水印应当也相应发生变化；同时，未经授权的个人不得修改水印，理论上是未经授权的用户不能检测到产品中是否含有水印。
(2) 鲁棒性。
当被保护的数据在经过攻击后，嵌入的水印信息仍能保持好的完整性并能以一定的正确概率被检测到。
这些可能的攻击包括噪声、滤波、剪切、旋转和编码等。
(3) 不可感知性。
数字水印的嵌入不应使得原始作品发生可以感知的变化，也不能使得被保护数据在质量上发生可以感觉到的失真。
(4) 可证明性。
在多媒体作品的实际应用过程中可能需要多次加入水印，这时水印系统必须能够允许水印被多次嵌入到被保护的数据，而且每个水印均能独立地被证明。
(5) 无歧义性。
恢复出的水印或对水印判决结果能够表明版权的惟一，不会发生多重版权纠纷问题。
3. 数字水印的基本原理通用的水印技术包含两个方面：水印的嵌入和水印的提取或检测，如图1和图2所示。
图1 水印信号嵌入图2 水印信号提取或检测4. 数字水印的研究现状4.1 文本水印文本水印就是将代表著作人身份的信息(水印)嵌入到电子出版物中，在产生版权纠纷时来验证版权的归属。
其主要分为三大类：基于文档结构的水印方法、基于自然语言处理技术的水印方法、基于传统图像的水印方法。
基于文档结构的各种水印方法都只是提留在文本的表层，无法抵抗对于文本结构和格式的攻击，简单的重新录入攻击就能使之失效，因此这些水印方法普遍存在鲁棒性差的缺点。
自然语言文本水印方法相对提高了抗攻击的能力，但普遍存在容量不足的问题。
基于传统图像的文本水印普遍存在鲁棒性不高、操作复杂的缺点。
4.2 图像水印根据水印的实现过程，图像水印算法可分为空域算法和变换域算法。
空域算法是通过直接改变原始图像的像素值来嵌入水印，通常具有较快的速度，但鲁棒性差，且水印容量也会受到限制；变换域算法是通过改变某些变换系数来嵌入水印，通常具有很好的鲁棒性和不可见性。
其实现一般是基于图像变换，如DCT、DFT、DWT等。
重点介绍一下变换域算法。
4.2.1 离散傅里叶变换 (DFT)该方法是利用图像的DFT来嵌入信息。
通信理论中调相信号的抗干扰能力比调幅信号的抗干扰能力强，同样在图像中利用相位信息嵌入的水印也比用幅值信息嵌入的水印更稳健。
实验表明该方法的抗压缩能力比较弱。
4.2.2 离散余弦变换 (DCT)DCT能把空间域的图像转换到变换域上进行研究，从而能很容易了解到图像的各空间频域成分，进行相应处理。
基于DCT的水印方法与基于DFT的水印方法相比有较好的鲁棒性，但是无法做到对图像信号内容的自适应，因此往往会造成对图像特征的明显损害，不可感知性不是最佳。
4.2.3 离散小波变换 (DWT)DWT是一种时间---频率信号的多分辨率分析方法，在时频两域都具有表征信号局部特征的能力。
实验表明，与DCT、DFT变换相比较，基于DWT的水印算法的鲁棒性最优，且与JPEG2000、MPEG4压缩标准兼容，利用DWT产生的水印具有良好的视觉效果和抵抗多种攻击的能力，且不可感知性最好。
4.3 音频水印音频水印利用音频文件的冗余信息和人耳听觉系统的特点来嵌入水印，其可以保护声音数字产品不被随意复制和篡改，如CD唱片，广播电台的节目内容等。
音频水印的三种基本方法：扩频嵌入方法、回声隐藏方法和相位编码方法。
4.4 视频水印视频水印是通过对视频载体的时间和空间冗余来嵌入水印，其既不影响视频质量，又能达到保护节目制作者的合法权益和控制数字产品的复制。
视频水印从算法要求上同图像水印有许多相似之处，但视频水印也有一些独特之处，如能够在压缩和未压缩的格式下实时完成水印的检测，对MPEG压缩、A/D和D/A转换等都有较好的稳健性。
数字水印技术涉及到通信理论、编码理论、噪声理论、视听觉感知理论、扩频技术、信号处理技术、数字图像处理技术、多媒体技术、模式识别技术、算法设计等理论，用到经典的DFT离散傅立叶变数字水印技术及基于MATLAB的快速实现张 巍1 时宏伟2（1.78179部队，四川成都 610011；2. 川大智胜，四川成都 610045）摘要：数字水印是近几年来出现的数字产品版权保护技术，是当前国际学术界的研究热点．该文论述了数字水印的提出及研究现状、水印的基本原理和算法、水印的分类等情况，并介绍了一种可以快速上手的高效的实用语言——MATLAB，同时给出了一个用MATLAB工具在静止图像上嵌入水印的实例。
关键词：数字水印；MATLAB；DCT中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2011）03-0130-022011年3月刊计算机工程应用技术信息与电脑China Computer&Communication换、DCT 离散余弦变换和近代最先进的数学工具——小波即DWT 离散小波变换技术。
而以上算法的计算量都非常大，用Visual C++或者其它语言编程实现这些变换和逆变换也需要很长的代码，由此造成研究人员把大量的时间和精力浪费在与水印算法研究无关的问题上，下面我们介绍基于MATLAB 的快速水印嵌入编程技术。
5. 实用工具MATLAB介绍5.1 MATLAB 简介MATLAB 是Mathworks 公司发布的．是集数学计算、图形处理、结果可视化和程序语言设计于一体的著名数学软件，是以矩阵运算为基础的交互式程序语言。
MATLAB 的推出得到了各个领域专家、学者的广泛关注，其强大的扩展功能为各个领域的应用提供了基础。
由各个专家学者相继推出了MATLAB 工具箱，其中的信号处理、控制系统、神经网络、图像处理、鲁棒控制、非线性系统控制设计、系统辨识、最优化、模糊逻辑、小波、通信、统计等工具箱，这些工具箱给各个领域的研究和工程应用提供了有力的工具，借助于这些“巨人肩上的工具”，各个层次的研究人员可直观、方便地进行分析、计算及设计工作，从而大大地节省了时间。
5.2 DCT 数字图像水印算法选择二值图像作为水印信息，根据水印图像的二值性选择不同的嵌入系数，并将载体图像进行8*8的分块，将数字水印的值直接植入到载体灰度图像的DCT 变换域中，实现水印的嵌入。
具体方法如下：（1）读取原始公开图像和黑白水印图像到二维数组I 与W;（2）将原始公开图像I 分割为互不覆盖的图像块block(x,y), 1<x,y<8,对block(x,y)进行DCT 变换，得到block_dct (x,y);（3）取黑白水印图像中的一个元素W(p,q)嵌入原始公开图像块的低频系数中；（4）对嵌入水印信息后的图像块block_dct(x,y)进行逆向DCT 变换；（5）合并图像块，得到嵌入黑白水印后的图像。
水印提取过程为上述加载水印算法的逆运算。
整个算法的MATLAB 实现程序如下：clear;close allsize=256;block=8;I_W=zeros(size);I=imread('man.tif');figure(1);imshow(I);I=double(I)/256;W=imread('zw.bmp');figure(2);imshow(W);W=double(imresize(W,[32,32]));figure(3);imshow(W);%嵌入水印for p=1:size/block for q=1:size/blockx=(p-1)*block+1;y=(q-1)*block+1; block_dct=I(x:x+block-1,y:y+block-1); block_dct=dct2(block_dct); if W(p,q)==0 a=-1; else a=1; endblock_dct(1,1)=block_dct(1,1)*(1+a*0.1); block_dct=idct2(block_dct);I_W(x:x+block-1,y:y+block-1)=block_dct;endendfigure(4);imshow(I_W,[]); %提取水印for p=1:size/block for q=1:size/blockx=(p-1)*block+1;y=(q-1)*block+1; if(I_W(x,y)-I(x,y))>0 F(p,q)=1; elseF(p,q)=0; end endfigure(5);imshow(F,[])图3 原始水印图像 图4黑白水印图像 图5黑白水印图像大小256*256 大小128*128 大小32*32图6 嵌入水印后的图像 图7 提取的水印图像运行结果如上图３～７所示，由此可以看到用MATLAB 的编写一个完整的水印嵌入算法只需几十条语句便可以完成。
这个例子充分证明了MATLAB 在数字水印技术处理中的方便性和高效性。
6. 结束语用MATLAB 这个当前最优秀的数学工具来实现图像中的水印嵌入是相当有效的，MA TLAB 的程序代码比其它语言的编码要短很多，而且MA TLAB 在其它领域有很强的应用，与其它的编程语言有较好的接口。
参考文献：[1] 尹浩，林闯，邱锋.数字水印技术综述[J].计算机研究与发展，2005,2(7):1093-1094.[2] 徐飞，施晓红等. MATLAB 应用图像处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002[3] 尹康，石教英，潘志庚．一种鲁棒性好的图像水印算法[J]．软件学报，2001，12(5)：668-676．作者简介：张巍（1980-），男，78179部队，硕士研究生，研究方向为信息安全时宏伟(1965-)，男，四川成都人，教授，研究方向为数据处理与融合，空中交通管制。
