基于LSB的数字水印算法及MATLAB实现

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。

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。

基于Matlab的数字水印技术在版权保护中的应用研究数字水印技术是一种将信息嵌入到数字媒体中的技术，以实现版权保护、身份认证、内容完整性验证等功能。

在当今信息爆炸的时代，数字媒体的传播和复制变得异常容易，这也给版权保护带来了极大的挑战。

数字水印技术通过在数字媒体中隐藏特定信息的方式，可以有效地解决这一问题。

而Matlab作为一种强大的科学计算软件，在数字水印领域有着广泛的应用。

本文将探讨基于Matlab的数字水印技术在版权保护中的应用研究。

数字水印技术概述数字水印技术是一种将特定信息嵌入到数字媒体中的技术，使得这些信息对于普通用户来说是不可见的。

数字水印可以分为空域水印和频域水印两种类型。

空域水印是将信息直接嵌入到原始数据中，而频域水印则是通过对原始数据进行变换，将信息嵌入到变换域中。

数字水印技术具有不可见性、鲁棒性、安全性等特点，可以在不影响原始数据质量的情况下实现信息隐藏和提取。

Matlab在数字水印中的应用Matlab作为一种功能强大的科学计算软件，提供了丰富的工具箱和函数，可以方便地实现各种数字水印算法。

在数字水印领域，Matlab常用于图像、音频和视频等多媒体数据的处理和分析。

通过Matlab提供的图像处理工具箱、信号处理工具箱等，可以快速实现数字水印算法的设计、仿真和评估。

基于Matlab的数字水印算法空域水印算法空域水印算法是将信息直接嵌入到原始数据中，常见的算法包括LSB替换、扩频水印等。

在Matlab中，可以通过对图像进行像素级操作实现LSB替换算法，也可以利用乘法运算实现扩频水印算法。

这些算法在版权保护中有着广泛的应用。

频域水印算法频域水印算法是通过对原始数据进行变换，将信息嵌入到变换域中。

常见的频域水印算法包括DCT变换、DWT变换等。

在Matlab中，可以利用信号处理工具箱提供的函数实现这些变换，并将信息嵌入到相应的频域系数中。

这些算法通常具有更好的鲁棒性和安全性。

数字水印在版权保护中的应用数字水印技术在版权保护领域有着广泛的应用。

网络与信息安全专题研究题目信息隐藏与数字水印原理与matlab实现姓名 XXX院系信息与技术学院年级专业 XX级计本班指导教师 XXX2015年6月15日目录第一章摘要 (2)第二章信息隐藏原理 (3)2.1信息隐藏技术的特点 (3)2.1.1不可感知性 (3)2.1.2鲁棒性 (3)2.1.3隐藏容量 (4)2.2数字水印的特点 (5)2.2.1安全性： (5)2.2.2隐蔽性： (5)2.2.3鲁棒性： (5)2.2.4水印容量： (5)2.3数字水印的基本原理 (6)第三章数字水印实现 (7)3.1matlab实现程序 (7)3.2水印前图片 (8)3.3嵌入文件后的图片 (9)3.4 RSA的MATLAB实现第四章结语 (11)【参考文献】 (12)【特别致谢】 (13)信息隐藏与数字水印原理与matlab实现【关键词】水印技术隐藏嵌入【内容摘要】随着计算机应用逐渐广泛、网络技术的迅速发展，使图文、音频、视频等多媒体信息都能以数字形式传输、阅读和播放，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健康发展。

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。

第一章摘要本文首先介绍了数字水印技术的原理和分类所谓的信息隐藏是利用媒体信息普遍存在的冗余特性，将秘密信息隐藏在其他媒体信息中。

其首要目标就是使加入隐藏信息后的媒体目标的质量下降，尽可能地小，使人无法觉察到隐藏的数据，或者知道它的存在，但未经授权者无法知道它的位置，并不像传统加密过的文件一样，看起来是一堆会激发非法拦截者破解机密资料动机的乱码，而是看起来和其它非机密性的一般资料无异，因而十分容易逃过非法拦截者的破解。

其道理如同生物学上的保护色，巧妙地将自己伪装隐藏于环境中，免于被天敌发现而遭受攻击。

被人们誉为历史学之父的古希腊历史学家希罗多德(Herodotus，486-425)，在其著作中讲述了这样一则故事：一个名叫Histaieus的人筹划着与他的朋友合伙发起叛乱，里应外合，以便推翻波斯人的统治。

龙源期刊网
基于不同算法实现的数字图像水印技术及其抗攻击性比较
作者：柴西林朱国平邵照勇
来源：《数字技术与应用》2012年第03期
摘要:本文基于数字图像处理的基本原理,通过Matlab编程技术及其GUI图形用户界面设计工具，设计实现了数字图像水印添加、提取技术及其抗攻击性比较的软件，可分别通过LSB
算法、小波域算法和改进小波域算法，实现静止图像数字水印的添加、提取和抗攻击性比较。

关键词：数字水印MatlabLSB算法小波域算法改进小波域算法
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A文章编号：1007-9416（2012）03-0000-00。

基于Matlab的图像数字水印技术摘要：信息技术和计算机网络的迅速发展，使得包括图像在内的数字媒体信息的交流达到了前所未有的深度和广度，与此同时，也使得在网上传播的图像版权保护和服务认证面临着日益严峻的挑战。

做为信息隐藏技术在计算机领域的一项重要应用，数字水印具有双重安全性，即水印的添加与否具有不可知性以及水印的提取受秘钥的保护，因而非常适用于信息安全问题，为保护多媒体信息的版权及信息的合法使用提供了一种新的解决思路。

关键字：数字图像水印技术 Matlab正文：1.图像数字水印技术的概念与特点数字水印可以看作是插入到数字媒体中的数字信号或模板。

水印技术把媒体从一种形式转换为另一种形式，但是水印技术基本上没有改变媒体，确保媒体可以认知，一旦解密后，密码术对媒体没有任何保护，但水印可以始终保存在媒体中。

把与媒体、作者、版权和使用许可的有关信息作为水印嵌入到媒体中，需要时从媒体中检测或提取出这些信息，用于证明原创作者对作品的所有权的证据。

水印与宿主数据紧密结合并隐藏其中，成为宿主数据不可分离的组成部分。

1.1基本原理图像数字水印技术是指用信号处理的方法在图像数据中嵌入隐含标记，水印分为可感知和不易感知两种。

（1）可感知水印。

这是一种可以看见的水印，就像插入或覆盖在图像上的标识。

它与可视纸上的水印相似，这类水印一般选用较淡或半透明图案。

它既可以证明作品的归属，又不妨碍对作品的欣赏，主要应用于标识那些可在图像数据库或Internet上得到的图像预览，防止这些图像被作为商业用途。

（2）不易感知水印。

这是一种应用更加广泛的水印，主要用来鉴别产品的真伪及产权保护。

人们在感觉上的冗余是这种水印存在的前提。

与可视水印相反，它加在图像当中从表面上是不易察觉的。

由于数字产品都是为了满足感官需求，这就要求它的水印不可破坏其欣赏价值与使用价值，要求水印不引人注目。

虽然不易感知的数字水印不能阻止合法产品被非法复制，但是当发生版权纠纷时，所有者可以从中提取出标记，从而证明物品为某人所有。

基于LSB算法的数字水印实现龙菲【期刊名称】《安庆师范学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(017)003【摘要】In the article a very practical and easy LSB algorithm is realized by VC＋＋,embedding the binary data of a image into the least significant bits of a target-image,attaining a function of concealing the information and marking image.And in this article the format of bitmap file is analysed,the main content of LSB is emphasised.At the end,I have tested the program based on the algorithm,and the resut represents a hiden and high-fidelity character.%应用VC＋＋实现一种简单易行的LSB算法,该算法将水印图像的二值数据嵌入目标图像的最低有效位,从而达到隐藏信息、标记图片的作用。

同时文中还简要分析了BMP文件格式,并着重讲解了LSB算法的核心思想。

最后,对应用算法实现的程序进行了测试,测试结果表明该算法具有良好的隐蔽性和高保真性。

【总页数】6页(P64-69)【作者】龙菲【作者单位】安徽理工学校电子信息工程教研室,安微安庆246000【正文语种】中文【中图分类】TP309【相关文献】1.基于LSB的QR码数字水印算法研究 [J], 朱本威;万武南;陈运2.基于LSB的数字水印算法及MATLAB实现 [J], 黄仿元3.基于不同图层的LSB自适应数字水印隐藏算法研究 [J], 宫海梅4.利用Delphi实现数字水印LSB算法 [J], 戚利娜5.基于LSB数字水印算法的研究与实现 [J], 王东东;王福明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于Matlab的图像数字水印系统开发[摘要] 数字水印技术是指在宿主数字媒体（图像、声音、视频）等中嵌入一定量的数字信息，它不同于传统的数据加密技术，其目的不是限制对数据的存取，而是保证嵌入的数据不可侵犯和可恢复，是当前数字媒体版权保护的一种有效办法。

由于数字水印技术涉及到的知识面很广，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。

本文针对MATLAB与Visual C++ 软件的各自编程优势，提出了一种利用Matlab语言来实现数字水印算法， VC环境下开发应用程序界面，通过编译器将二者有效结合起来，从而形成一个完整的图像数字水印系统。

[关键词] 数字水印 Matlab Visual C++program the digital watermark system with the matlab language[Abstract]The digital watermark is an item of technology that inserting a few of numerical information to the host numeric media (such as picture, sound, video and so on). It is different from the traditional data encryption technology, its goal is not to limit the data access, but to guarantee the inserted data inviolable and resumable, it is a method which is effective protect the media copyright. Because the digital watermark technology is very difficult, even if the professional also feels very difficulty to program sometimes. So how to choose a kind of effective programming tool becomes a problem which urgently awaits to be solved.This article contrapose the MATLAB and Visual C++ software's superiority in respective programming, and advance a kind of method that implements the digital watermark algorithm using the Matlab language. It develops the interface of application program, and uses the Matlab compiler to combine the above two kinds of compilers effectively, in order to forms a complete digital watermark demonstration system.[keywords]digital watermark matlab visual c++目录第一章引言 (6)第二章数字水印技术 (8)数字水印技术的简介 (8)数字水印产生的历史背景 (8)数字水印的基本特性 (9)数字水印技术的复杂性 (9)数字水印技术的常用算法 (10)第三章可实现数字水印技术的高效实用工具——MATLAB (11)MATLAB简介 (11)MATLAB的语言特点 (11)用M ATLAB实现数字水印算法的优点 (13)M ATLAB函数介绍 (13)数据输入输出函数: (13)图像显示与声音播放: (13)变换频函数: (14)攻击函数 (14)第四章数字水印系统模块设计与实现 (15)数字水印系统的总体结构 (15)嵌入水印模块 (16)嵌入水印模块功能描述 (16)嵌入水印的算法基本框图 (17)嵌入水印算法的具体分析 (17)水印提取模块 (19)水印提取的功能描述 (19)水印提取的算法框图 (19)水印提取的算法具体分析 (20)水印算法的稳健性验证模块： (20)水印算法稳健性验证的功能描述 (21)添加噪音 (21)滤波 (21)剪切 (22)压缩 (22)旋转 (23)第五章 MATLAB与VC++的接口实现 (24)集成的几种实现方法 (25)配置编译器 (25)对MATLAB的编译器进行配置 (25)对VC的编译器进行配置 (26)编写M函数文件 (27)将M函数文件转化为脱离MATLAB环境的动态链接 (27)第六章总结与展望 (28)第七章致谢 (29)第八章参考文献 (30)CONTENTS第一章引言 (6)第二章数字水印技术 (8)数字水印技术的简介 (8)数字水印产生的历史背景 (8)数字水印的基本特性 (9)数字水印技术的复杂性 (9)数字水印技术的常用算法 (10)第三章可实现数字水印技术的高效实用工具——MATLAB (11)MATLAB简介 (11)MATLAB的语言特点 (11)用M ATLAB实现数字水印算法的优点 (13)M ATLAB函数介绍 (13)数据输入输出函数: (13)图像显示与声音播放: (13)变换频函数: (14)攻击函数 (14)第四章数字水印系统模块设计与实现 (15)数字水印系统的总体结构 (15)嵌入水印模块 (16)嵌入水印模块功能描述 (16)嵌入水印的算法基本框图 (17)嵌入水印算法的具体分析 (17)水印提取模块 (19)水印提取的功能描述 (19)水印提取的算法框图 (19)水印提取的算法具体分析 (20)水印算法的稳健性验证模块： (20)水印算法稳健性验证的功能描述 (21)添加噪音 (21)滤波 (21)剪切 (22)压缩 (22)旋转 (23)第五章 MATLAB与VC++的接口实现 (24)集成的几种实现方法 (25)配置编译器 (25)对MATLAB的编译器进行配置 (25)对VC的编译器进行配置 (26)编写M函数文件 (27)将M函数文件转化为脱离MATLAB环境的动态链接 (27)第六章总结与展望 (28)第七章致谢 (29)第八章参考文献 (30)第一章引言随着多媒体和网络技术的迅速发展与广泛应用，数字化媒体(如数字图像、数字视频和音频等)的传输和获取变得越来越便捷，一方面促进了人类信息的共享，推动了社会的进步，而另一方面由于其极易复制且复制后的媒体质量与原版几乎没有差异，因此也带来了数字多媒体的版权问题。

一．数字水印数字水印技术数字水印技术(Digital Watermark):技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。

目前主要有两类数字水印,一类是空间数字水印,另一类是频率数字水印。

空间数字水印的典型代表是最低有效位(LSB)算法,其原理是通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重要的像素来表达水印的信息,以达到嵌入水印的目的。

频率数字水印的典型代表是扩展频谱算法,其原理是通过时频分析,根据扩展频谱特性,在数字图像的频率域上选择那些对视觉最敏感的部分,使修改后的系数隐含数字水印的信息。

可视密码技术二．可视密码技术:可视密码技术是Naor和Shamir于1994年首次提出的,其主要特点是恢复秘密图像时不需要任何复杂的密码学计算,而是以人的视觉即可将秘密图像辨别出来。

其做法是产生n张不具有任何意义的胶片,任取其中t张胶片叠合在一起即可还原出隐藏在其中的秘密信息。

其后,人们又对该方案进行了改进和发展。

主要的改进办法办法有：使产生的n张胶片都有一定的意义,这样做更具有迷惑性;改进了相关集合的造方法;将针对黑白图像的可视秘密共享扩展到基于灰度和彩色图像的可视秘密共享。

三．数字水印（Digital Watermark或称Steganography）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。

数字水印技术源于开放的网络环境下保护多媒体版权的新型技术，它可验证数字产品的版权拥有者、识别销售商、购买者或提供关于数字产品内容的其他附加信息，并将这些信息以人眼不可见的形式嵌入在数字图像或视频序列中，用于确认数字产品的所有权和跟踪侵权行为。

除此之外，它在证据篡改鉴定，数字的分级访问，数据产品的跟踪和检测，商业视频广播和因特网数字媒体的服务付费，电子商务的认证鉴定，商务活动中的杜撰防伪等方面也具有十分广阔的应用前景。

MATLAB制作数字水印1. 数字水印1.1背景二十一世纪是数字时代，通信技术的迅速发展和计算机网络的普遍运用，使人们可以通过互联网收发信息，可以随时上传自己创作的数字图象、音乐、视频等作品，可以进行学术交流。

然而，也正是由于网络的这种便捷性、传播迅速的优点使其很容易被非法拷贝，导致数字产品的版权、完整性、有效性得不到保证，严重损害了创作者的利益。

而一些具有特殊意义的数字信息，如涉及司法诉讼、政府机要等信息，更是遭到了不法分子地恶意攻击和随意篡改等，这一系列问题给当今科学家带来了巨大挑战。

基于以上类似问题，数字水印技术可以说是信息时代的特有产物，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及保障信息完整性的新型技术，在音频、图像、视频制品中迅速得到广泛的研究和发展。

1.2基本特点数字水印是加在数字图象、音频或视频中的微弱信号，这个信号是人们能够建立产品所有权、辨认购买者或提供数字产品的一些额外信息。

具体说来，它们都具有以下共同的特征:1. 不可感知性对于数字水印的嵌入，应该对观察者没有视觉障碍，理想情况应该是水印图像与原始图像没有丝毫差别。

2. 鲁棒性鲁棒性是指一个数字水印能够承受攻击的能力，一般来说数字水印方法是针对特定的攻击进行设计。

3. 安全性水印技术的安全性是其最重要的特性，由于它的商业性，其算法必须公开，算法的安全性完全取决于密钥，而不对算法进行保密。

4. 计算复杂度不同应用中，对于水印的嵌入算法和提取算法的计算复杂度要求是不同的，复杂度直接与水印系统的实时性相关。

5. 水印容量水印容量是指载体数据字中可嵌入水印信息位的多少，可以从几兆到几个比特不等。

[1]1.3 数字水印的应用数字水印是以不可感知的方式嵌入到数字信息中的，总体来说它有以下应用: 数字产品产权保护这是数字水印最广泛的应用，将秘密的数字信号嵌入到有价值的数字文件中，这些数字信号是产权的标识，在不破坏数字文件的情况下不能被盗版者出去，起到了保护产权的作用。