基于密钥的数字图像水印算法研究

数字⽔印算法介绍数字⽔印算法列举湖南科技⼤学计算机科学与⼯程学院①基于LSB 的数字⽔印⽅案（空间域、不可逆、不可见和盲检测）嵌⼊步骤：（1）先把⽔印信息转化为⼆进制⽐特流I。

（2）根据I的长度⽣成密钥K，并且严格保存。

密钥K是对图像载体像素位置的⼀个映射。

（3）把I中的每⼀位依次根据密钥K，置换掉原始载体图像中相应位置的像素最后⼀位。

提取步骤：（1）根据严格保存的密钥K遍历嵌⼊了⽔印的图像中的相应像素，提取出最后⼀位。

（2）将提取出来的每⼀位重新组合成⽔印信息。

②基于差分扩展的数字⽔印⽅案（变换域、可逆、不可见和盲检测）嵌⼊步骤：（1）将图像M分成像素点对（x，y），将⽔印信息转化为⼆进制⽐特流,⽐特流的每⼀位⽤m 表⽰。

（2）根据⽔印信息⽐特流的长度随机⽣成信息的嵌⼊位置k作为密钥信息严格保存。

（3）对图像M计算均值l和差值h：-=+=yx h y x floor l 2(（floor表⽰向下取整）（4）将⽔印⽐特信息m以差值扩展的⽅法嵌⼊到差值h中：mh h +?='2（5）将得到的h '代⼊（3）中，得到新的图像像素对，形成嵌⼊秘密信息后的图像C。

提取步骤：（1）将图像C分成像素点对（x，y），读⼊密钥信息K。

（2）将图像C依旧按照嵌⼊步骤中的（3）式计算均值l和差值h。

（3）根据密钥k找到相应位置，提取差值h的最后⼀位⽐特信息m，再将差值h进⾏变换得到1>>='h h 。

（4）将提取到的⽐特信息m进⾏组合可以恢复⽔印信息，将得到的h '代⼊嵌⼊步骤的（3）中计算新的图像像素对可以恢复原始图像载体M。

③基于直⽅图修改的数字⽔印算法（空间域、可逆、不可见和盲检测）嵌⼊步骤：（1）找到直⽅图的零点z和峰值点p，将z v p <<的像素值v⾃加1。

（2）漂移后的直⽅图v=p处即为嵌⼊⽔印的位置，将⽔印信息转化为⼆进制流并记为k，按顺序嵌⼊，即k v v +='；（3）得到的由像素值v '组成的图像就是嵌⼊秘密信息后的图像。

基于图像处理的数字水印技术研究与应用数字水印技术是一种将信息嵌入到数字媒体数据中的技术，可以用于版权保护、身份认证、数据完整性验证等方面。

基于图像处理的数字水印技术是数字水印技术中的一个重要分支，它主要应用于图像领域。

本文将对基于图像处理的数字水印技术进行研究与应用的相关内容进行探讨。

首先，我们来介绍一下数字水印技术的基本原理。

数字水印技术通过嵌入一段密钥信息到原始图像中，使得这段信息在视觉上不可察觉。

在数字图像处理中，通常将水印嵌入到图像的频域中，因为频域更加灵敏于人眼。

嵌入水印需要将原始图像进行一系列变换，比如离散余弦变换（DCT）或离散小波变换（DWT），然后将水印信息通过一定的算法嵌入到变换域中。

嵌入完毕后，再通过逆变换，将嵌入了水印信息的图像恢复回原始图像。

基于图像处理的数字水印技术的研究主要包括以下几个方面：水印嵌入算法、水印提取算法、水印检测算法和鲁棒性改善算法。

首先，水印嵌入算法是将水印信息嵌入到原始图像中的过程。

嵌入算法需要考虑到两个重要因素：水印的容量和图像质量的保持。

水印的容量越大，可以携带的信息量也就越多，但是这可能会造成图像质量的降低。

因此，如何在保持图像质量的前提下提高水印容量是一个常见的需求。

目前，常用的嵌入算法有基于块的嵌入算法和基于像素的嵌入算法。

前者将图像划分为多个块，然后在每个块中嵌入水印信息；后者则是直接修改图像的像素值来嵌入水印信息。

此外，还有一些改进的算法，如基于可见体模型（VQM）的水印嵌入算法和基于多层次的嵌入算法等。

其次，水印提取算法是将嵌入在图像中的水印信息提取出来的过程。

提取算法需要针对嵌入算法的特点进行设计。

一种常见的提取算法是使用嵌入算法的逆过程进行提取，即首先进行逆变换，将包含水印信息的图像恢复到嵌入前的状态，然后通过一系列操作将水印信息提取出来。

此外，还有一些改进的算法，如基于模板匹配的水印提取算法和基于自适应滤波的水印提取算法等。

第三，水印检测算法是判断图像中是否包含水印信息的过程。

基于数字水印技术的图像安全性分析研究近年来，随着数字图像技术的快速发展，图像在我们生活中的应用越来越广泛，从而也引发了越来越多的安全性问题。

作为一种重要的信息隐藏技术，数字水印技术能够有效地解决图像安全性问题，成为了当前图像保护的主流技术之一。

本文将探讨数字水印技术在图像安全性方面的应用。

一、数字水印技术的概述数字水印技术是一种基于信息隐藏的技术，可以将数字信息嵌入到多媒体数据中而不会影响其主要的功能。

数字水印由两部分组成：嵌入算法和提取算法。

嵌入算法将数字水印嵌入原始数据中，如图像、音频、视频等，并保证其对水印的覆盖度、鲁棒性和不可见性等指标的满足。

提取算法则是将嵌入在数据中的水印提取出来。

提取出的水印可以被用来验证数据的真实性和完整性，也可以用来追踪数据的来源和传播路径等。

目前数字水印技术的应用非常广泛，如版权保护、文档认证、数字证书等。

其中，图像数字水印技术是其中应用最广泛的一种。

二、数字水印技术在图像安全性中的应用图像作为一种重要的信息载体，也是信息传播的重要渠道之一。

然而，在数字化时代，图像复制、篡改、冒充等问题也日益严重。

数字水印技术则可以有效地解决这些问题，保护图像的安全性。

1. 版权保护数字水印技术可以对图像进行版权保护，使得行业从业者在使用图片时必须得到版权方的授权。

当一张受保护的图像被复制或者篡改时，数字水印可以被提取出来，证明版权方的权益。

数字水印的鲁棒性和不可见性非常关键，只有这样才能确保护卫版权方的利益不受损失。

2. 图像篡改检测数字水印技术可以用来检测图像的篡改。

通过嵌入数字水印，将图像的真实性和完整性保证，一旦图像被篡改，则数字水印的提取结果会发生不同，从而证明图像已经被篡改。

这种方式可以有效保障图像篡改问题的检测和应对。

3. 数字证据在一些犯罪调查中，数字水印技术可以提供重要的数字证据。

通过数字水印提取技术，可以找到篡改过的图像、视频等数据，从而进一步追踪案件。

这种方式比传统的刑侦方式更加高效、精准。

空域数字图像水印算法研究与实现陈　灏(武汉职业技术学院　湖北武汉　430074)摘　要:数字水印技术是近年来出现的用于版权保护、身份认证、篡改提示的一种有效工具。

其实质是一个隐藏在数字化图像、视频和音频等多媒体中的信息。

提出了一种空域数字图像水印算法,首先通过密钥选择载体图像的嵌入位置,结合二值水印的值及载体图像象素值的奇偶性,对象素做轻微修改,从而达到水印嵌入的目的。

最后给出实验结果,分别模拟剪切、维纳滤波、不规则色块污染、中值滤波等攻击下提取的水印,较好地证明了算法的鲁棒性和不可见性。

关键词:数字水印;空域;密钥;攻击中图分类号:TP391141 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2007)102149202Study and R ealization for Digital Image W atermarking Algorithm B ased on Spatial DomainCH EN Hao(Wuhan Institute of Technology ,Wuhan ,430074,China )Abstract :Digital watermarking has emerged as a potentially effective tool for copyright protection ,authentication and tamper proo 2fing.Watermarking is essential information hiding in digital image ,video and audio frequency.This paper has given a spatial domain digital watermarking algorithm.Firstly ,the embedded positions have been fixed by secret key ,pixels of which will be modified slightly associate with binary watermarking and parity of original image.Experimental results have demonstrated that the watermarking is in 2visible and robust against attack of cutting ,wiener filter ,interrupted color stain and median filter.K eywords :digital watermarking ;spatial domain ;secret key ;attack收稿日期:20062102161　引　言数字水印技术是近年来出现的用于版权保护、身份认证、篡改提示的一种有效工具[1]。

数字图像水印算法研究随着数字技术的发展，数字图像已经成为人们生活中不可缺少的一部分。

然而，数字图像也面临着安全和保护的问题，如何保护数字图像不被篡改和复制成为了当前学术界和工业界的重要研究方向之一。

数字图像水印技术就是指在数字图像中嵌入一些特定的标记信息，使得该信息可以在不影响原始图片质量的前提下被提取出来。

数字图像水印技术通常用于认证、版权保护、安全传输和数据隐藏等方面，并且在数字签名、数字证书、数字版权保护以及军事和金融等领域得到了广泛的应用。

数字图像水印技术按照不同的嵌入策略可以分为基于频域的水印嵌入技术和基于空域的水印嵌入技术。

其中频域水印算法主要是在DCT、FFT、DWT、SVD等频域变换下嵌入水印，而基于空间域的水印算法则是在图像的空间域嵌入一些标志性的信息。

另外，还有一种混合型的水印算法，即将基于空域和基于频域的水印算法有机的结合起来，以发挥两者的优点并弥补各自的缺点。

一般来说，数字图像水印算法的基本流程包括三个步骤：水印嵌入、水印提取和水印鲁棒性分析。

其中，水印嵌入是将一个特定的数字标志嵌入到原始图像中的过程，嵌入后的数字标志被称为水印，其目标是使水印能够耐受各种攻击和干扰。

水印提取是指在提取水印时，从带水印的图像中恢复出嵌入的水印，这需要一些特定的提取算法来实现。

水印鲁棒性分析是指在保证水印难以被攻击的同时，对水印嵌入进行一定的优化和调整，使其适应不同的应用场景。

目前，数字图像水印算法主要应用于网络版权、安全监控和远程医疗等领域，并且随着互联网技术的不断发展，数字图像水印技术也将得到进一步的加强和完善。

未来，在数字图像水印技术自身的完善和加强的推动下，数字图像水印技术将在更多领域得到应用，并发挥出更大的作用。

基于图像处理技术的数字水印算法设计与研究数字水印技术是一种保护图像版权和验证图像完整性的重要方法。

它将一些隐蔽的信息嵌入到图像中，使其对于普通观察者来说是不可见的，但可以通过特定的算法进行提取和验证。

在数字水印技术中，图像处理技术发挥着至关重要的作用，通过对图像进行处理和分析，实现对水印信息的嵌入和提取。

本文将重点讨论基于图像处理技术的数字水印算法设计与研究。

首先，我们需要了解数字水印算法的基本原理。

数字水印算法的基本思想是在图像的一些特定区域或者像素上嵌入一些隐蔽的信息，通过这些信息可以进行版权保护或者图像完整性验证。

常用的数字水印算法包括空域算法、频域算法和小波域算法等。

在基于图像处理技术的数字水印算法设计中，我们可以采用空域算法。

空域算法是利用原始图像的像素值进行水印信息的嵌入和提取。

其中，最常见的算法是Least Significant Bit（LSB）算法。

该算法将水印信息嵌入到图像的最低有效位中，由于改变最低有效位对图像的质量影响较小，水印较为隐蔽。

在水印提取时，只需要提取最低有效位即可得到水印信息。

虽然LSB算法容易实现和计算量较小，但是对于一些攻击手段，如图像压缩、裁剪等，容易使水印失效。

为了提高数字水印算法的鲁棒性，我们可以采用频域算法。

频域算法是通过对图像进行离散傅里叶变换（DFT）或快速傅里叶变换（FFT）得到图像的频谱信息，然后将水印信息嵌入到频谱信息中。

这样做的好处是，频谱信息对于一些图像处理操作具有较好的鲁棒性。

常用的频域算法包括基于幅值谱的算法和基于相位谱的算法。

基于幅值谱的算法将水印信息嵌入到图像频谱的幅度中，从而实现对图像的版权保护；基于相位谱的算法则将水印信息嵌入到图像频谱的相位中，用于图像的完整性验证。

频域算法相较于空域算法更具有鲁棒性，但其计算量较大。

除了空域算法和频域算法，我们还可以采用小波域算法。

小波域算法是将图像进行小波变换，然后将水印信息嵌入到小波系数中。

数字图像处理论文郑婷婷姓名：专业：电子通信工程2011 年 6 月12 日数字水印技术：概念、应用及现状一、引言随着信息时代的到来，特别是Internet 的普及，信息的安全保护问题日益突出。

当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。

但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统密级的方法变得越来越不安全。

另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。

数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。

最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。

二、数字时代的密写术—数字水印数字水印( Digital Watermark )技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。

数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。

嵌入数字作品中的信息必须具有以下基本特性才能称为数字水印：1、隐蔽性：在数字作品中嵌入数字水印不会引起明显的降质，并且不易被察觉。

2、隐藏位臵的安全性：水印信息隐藏于数据而非文件头中，文件格式的变换不应导致水印数据的丢失。

3、鲁棒性：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。

数字水印技术的基本思想源于古代的密写术。

人类早期使用的保密通信手段大多数属于密写而不是密码。

然而，与密码技术相比，密写术始终没有发展成为一门独立的学科，究其原因，主要是因为密写术缺乏必要的理论基础。

如今，数字化技术的发展为古老的密写术注入了新的活力，也带来了新的机会。

尤其是近年来信息隐藏技术理论框架研究的兴起，更给密写术成为一门严谨的科学带来了希望。

毫无疑问，密写技术将在数字时代得以复兴。

数字图像水印技术研究数字图像水印技术是一种将信息隐藏在数字图像中的技术，它的目的是为了保护数字图像的版权和真实性。

随着数字图像的广泛应用，数字图像水印技术得到了越来越广泛的应用。

本篇文章将重点介绍数字图像水印技术的相关概念、分类、常用算法及其应用。

一、数字图像水印技术的基本概念数字图像水印技术，就是在数字图像中嵌入特定的信息，包括但不限于文字、图形、数字等，通过一定的算法加密这些信息，使其无法被破解。

这些信息的加入可以是无感知的，即不影响图片原本的质量，也可以是有感知的，例如意识到有水印的存在。

数字图像水印技术主要分为有损和无损两种，其中无损水印技术在一定程度上保护原始数字图像的信息准确度，而有损水印技术则更适于低码率数据挖掘、多媒体交换以及在互联网上传输和存储。

二、数字图像水印技术的分类数字图像水印技术根据嵌入时机可以分为盲水印技术和非盲水印技术，其中盲水印技术不需要原始图像就可以提取出水印信息，而非盲水印技术需要原始图像才能提取出水印信息。

根据水印嵌入方式，数字图像水印技术可以分为频域水印技术和空域水印技术。

频域水印技术即将水印嵌入到原始图像的频率域，常用的有离散余弦变换（DCT）水印技术和离散小波变换（DWT）水印技术。

空域水印技术则将水印嵌入到原始图像的空间域内，例如LSB嵌入技术和图像直方图嵌入技术等。

三、数字图像水印技术的常用算法1. 盲水印算法盲水印算法是一种不需要原始图像就能提取水印的算法，常见的有奇偶数调制算法和小波域局部最小值算法，其中小波域局部最小值算法是一种高容量和高鲁棒性的盲水印算法。

2. DCT水印算法DCT水印算法是一种将水印信息嵌入原始图像灰度频谱中的方法，它的特点是水印信息具有较高的嵌入容量和良好的视觉效果。

常见的DCT算法有LSB和刀刃水印算法。

3. DWT水印算法DWT水印算法是一种将水印信息嵌入原始图像的小波频谱中的方法，它的特点是具有较好的抗JPEG压缩能力和较高的嵌入容量。

数字图像水印的提取和鲁棒性分析随着数字技术的不断进步，数字图像的使用越来越广泛。

同时，随着数字图像的盗用问题日益严重，数字图像水印技术也得到了相应的发展。

数字图像水印技术可以将一些信息嵌入到数字图像的像素中，使得这些信息在图像被修改或篡改时能够被保留下来。

但是，数字图像水印技术也面临着水印提取和鲁棒性的问题。

本文将从数字图像水印的提取和鲁棒性两个方面探讨数字图像水印技术的研究。

一、数字图像水印的提取数字图像水印的提取是将嵌入到数字图像中的水印信息从图像中提取出来的过程。

数字图像水印的提取可以分为两种方法：密码学方法和通信学方法。

密码学方法是将水印嵌入到数字图像中的过程采用的加密算法进行加密，提取时需要密钥才能成功提取。

通信学方法则是将水印嵌入到数字图像中的过程采用的差错控制编码，在提取时可以进行误差矫正来提取出水印信息。

两种方法各有优缺点，需要根据具体情况选择。

数字图像水印的提取存在着一些问题，比如嵌入到数字图像中的水印信息被恶意篡改或者丢失等问题。

因此，数字图像水印的鲁棒性成为了研究的重点。

二、数字图像水印的鲁棒性分析数字图像水印的鲁棒性是指水印嵌入到数字图像中后能够在图像的修改或加噪声的情况下仍然能够提取出水印信息的能力。

数字图像水印的鲁棒性分析是研究数字图像水印是否能够抵抗各种攻击的能力。

数字图像水印的鲁棒性分析可以从以下三个角度出发：1. 算法鲁棒性算法鲁棒性指数字图像水印算法能否抵抗各种攻击并提取出水印信息的能力。

算法鲁棒性是数字图像水印技术研究的基础，保证了数字图像水印技术的稳定性和安全性。

2. 嵌入鲁棒性嵌入鲁棒性指数字图像水印能否在嵌入到数字图像的过程中抵抗各种攻击并保持水印信息的能力。

在数字图像水印嵌入的过程中，水印信息可能会受到各种噪声的干扰，如果不能抵抗这些攻击，就会影响到数字图像水印技术的使用效果。

3. 提取鲁棒性提取鲁棒性指数字图像水印能否在提取水印信息的过程中抵抗各种攻击和噪声的干扰。

数字图像水印算法和研究数字图像水印算法和研究摘要随着计算机通信技术的迅速发展，多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能，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内容。

密码学的加解密技术是保护数字产品的一种方法，它能够保护数字产品安全传输，并可作为存取控制和征收费用的手段，但它不能保证数字产品解密后的盗版问题，因此，1995年，人们提出了信息伪装技术，其中，数字水印就是近年来比较热门的数字产权保护技术。

数字水印技术属于信息安全的范畴，是信息隐藏的一个分支。

数字图像水印算法是数字水印技术研究的一个方面，具有极大的理论研究价值和应用前景，是目前学术研究的一个热点。

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;最后给分析了展望关键词数字水印算法Digital Image Watermarking Algorithm and researchAbstractWith the rapid development of communication technology, multimedia storage and transmission technology to enable storage and transmission of digital information possible, however, that the pirates can make low cost of unauthorized copying and dissemination of the contents of digital products. Cryptography is the encryption and decryption technology to protect digital products in a way that it can protect the secure transmission of digital products, and Access control and as a means of charging, but it can not guarantee that the post-decryption digital piracy problem, therefore, 1995 years, the information raised camouflage technology, includingdigital watermarking is relatively popular in recent years the numberof property rights protection.Digital watermarking technology is the scope of information security is a branch of information hiding. Digital image watermarking algorithm is a study of digital watermarking technology, one Aspect of the theory of great research value and application prospect, is a hot academic research. The article discusses the proposed digital watermarking and examine the status quo; the basic principle of watermarking and algorithm; the final analysis of the outlook..Keywords Digital WatermarkingAlgorithm目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1 背景 11.2 研究现状 1第2章基本原理和算法 32.1 水印技术 32.2 水印算法分类 42.2.1 空间域水印 42.2.2 变换域算法 42.2.3 压缩域算法 52.2.4 NEC算法 62.2.5 生理模型算法 6第3章水印的分类和攻击 73.1 水印的分类 73.2 水印的攻击 8第4章小波变换的灰度水印嵌入算法 104.1 水印的嵌入算法 104.2 对灰度水印图像进行二值序列化 104.3 水印嵌入的步骤 114.3.1 水印嵌入系数的产生 114.3.2 邻域平均值的获得方法 114.3.3 水印嵌入的具体步骤 114.4 水印的提取及分析 124.4.1 水印数据的提取 124.4.2 嵌入水印后图像与原图像的灰度值对比 13 4.5 抗攻击性的测试 134.5.1 剪切攻击 134.5.2 图像灰度值调整攻击 144.5.3 JEPG压缩攻击 14第5章水印的主要应用领域 15第6章结论 16致谢 17参考文献 18第1章绪论1.1 背景近年来，数字化技术和Internet的飞速发展，在最大限度地拓宽权利人利益范围的同时，也带来了版权保护的危机。