信息隱藏技術(shù)畢業(yè)論文答辯資料

1、畢業(yè)論文(b y ln wn)設(shè)計課題題目(tm)：基于DCT的置亂水印算法指導(dǎo)教師：李凱佳作者：王宏斌學(xué)號：201111010322班級：11級計算機科學(xué)與技術(shù)三班共十九頁引言(ynyn) 大數(shù)據(jù)時代的到來，人們不再僅通過書本和別人傳授來獲取信息，更多的是通過數(shù)字化音頻、視頻和文本等一系列的電子產(chǎn)品來獲取所需。這是一個消費注意力的時代，也預(yù)示著信息安全問題的產(chǎn)生(chnshng)，如今全世界都在重視信息安全，但是一直以來都沒有絕對安全的方案來保證信息安全。像盜版光碟、盜版視頻、盜版音頻、盜版文本和盜版軟件等都是對維護信息安全的挑戰(zhàn)，要保護版權(quán)和數(shù)據(jù)完整，基于圖像的數(shù)字水印技術(shù)就是其中一種重要

2、的決絕方案。共十九頁數(shù)字水印 數(shù)字水印技術(shù)是利用圖像、音頻和視頻等的冗余數(shù)據(jù)對信息影響不大和不易發(fā)現(xiàn)的性質(zhì)，利用人類的視覺模型HVS(Human Vision System)的對比度門限, 使人類無法感知到載體圖像中嵌入的水印存在，在數(shù)字產(chǎn)品（載體圖像）中利用嵌入算法將水印信息嵌入，該信息不容易被發(fā)覺且發(fā)覺后也不能判斷它的意義，但在特殊環(huán)境下能察覺，如人民幣中的水印在透光環(huán)境下能發(fā)覺水印的存在，但其水印不容易復(fù)制或偽造。通過具有特殊意義但不可知的水印信息來鑒別數(shù)字作品的作者、購買者、傳遞秘密信息和判斷載體圖像是否被第三方拷貝、偽造和惡意篡改(cungi)。以保護知識產(chǎn)權(quán)或信息安全。共十九頁數(shù)字

3、水印的特點(tdin)安全性：數(shù)字水印的信息應(yīng)是安全的，難以篡改或偽造，同時，應(yīng)當(dāng)有較低的誤檢測率，當(dāng)原內(nèi)容發(fā)生變化時，數(shù)字水印應(yīng)當(dāng)發(fā)生變化，從而可以檢測原始數(shù)據(jù)的變更；當(dāng)然數(shù)字水印同樣對重復(fù)添加有很強的抵抗性。透明性：數(shù)字水印是不能被人類眼睛察覺的，且不影響需要保護信息的正常使用；不會降低需要保護信息的質(zhì)量。魯棒性：指需要保護的信息在經(jīng)過各種無意和惡意的信息處理后，嵌入其中的特殊信息仍然能夠保證部分完整并且能夠被準(zhǔn)確的鑒別出來。信號處理過程主要包括：濾波、信道噪聲、數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換、剪切、改變大小、重采樣位移和像JPEG等有損壓縮編碼。嵌入容量：指載體信息不發(fā)生形變的前提下可以嵌入到載體信

4、息的水印信息大小。特別是秘密(mm)通信中，需要對載體信息嵌入很大的信息。共十九頁本文采用的水印(shuyn)類型 本文采用原水印為有意義的水印，但進行水印嵌入時是將有意義的水印轉(zhuǎn)換為無意義的水印進行嵌入。有意義水印是指水印本身也是某個數(shù)字圖像（如商標(biāo)、?；铡眨┗驍?shù)字音頻片段的編碼；無意義水印則只對應(yīng)于一個序列號。有意義水印的優(yōu)勢在于，如果由于受到攻擊或其他原因致使解碼后的水印破損，人們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^視覺觀察確認(rèn)是否有水印。但對于無意義水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能(zh nn)通過統(tǒng)計決策來確定信號中是否含有水印。共十九頁 水印(shuyn)生成 本文采用的水印生成方

5、式為置亂，因為本文要嵌入的水印是有意義的水印，所以在安全方面存在問題，若不采取措施，第三方如果獲取了水印信息，那么水印的真實意義將會泄露，算法思想是把原有意義的水印圖像經(jīng)過(jnggu)arnold置亂處理，獲得無意義的置亂水印。共十九頁水印生成(shn chn)之置亂算法思想 置亂就是對圖像的信息次序進行打亂。比如：將A像素的信息移動到B像素的坐標(biāo)位置上，將B像素的信息移動到C像素的坐標(biāo)位置上。以此類推，使原來的圖像變換為沒有規(guī)律不能識別的圖像信息。置亂的實質(zhì)就是對信息進行加密。下面簡單(jindn)介紹一種變化模板形狀的圖像置亂算法的置亂過程。 首先將原圖作為一個模板如下圖原圖。其次做一個

6、與原圖模板不同的模板并將原圖像模板的像素以置亂模板為方位標(biāo)準(zhǔn)按從上到下，從左到右順序填入置亂模板,如下圖置亂模板。最后把置亂模板中的像素再按從左到右，從上到下的順序填入原圖模板中就形成了置亂后的圖像模板如下圖填回原圖模板的置亂模板。共十九頁水印(shuyn)嵌入 本文水印嵌入(qin r)算法是將通過置亂后的無意義水印置亂圖像嵌入(qin r)到載體圖像中，形成含水印的圖像， 其嵌入的步驟為：第一步：對載體圖像分塊處理，分成88的子塊。第二步：對水印置亂圖像分塊，也分成88的子塊。第三步：對分塊處理后的每個載體圖像的子塊進行二維DCT處理。第四步：將水印置亂圖像信息一對一的嵌入載體圖像。第五步

7、：對嵌入后得到含水印的分塊DCT系數(shù)，進行二維DCT逆變換。重構(gòu)得到含水印的圖像。嵌入過程和嵌入效果如圖一所示，由圖中的含水印圖像可見水印的透明度很好。共十九頁嵌入水印(shuyn)過程和嵌入效果圖一 共十九頁水印提取(tq)和復(fù)原水印的提取是嵌入的逆過程，其提取的步驟為：第一步：對原始圖像分塊，分成88的子塊。第二步：對待提取的含水印圖像分塊，分成88的子塊。第三步：對原始圖像和含水印圖像進行二維DCT逆變換。第四步：對原始圖像和含水印圖像運用(ynyng)提取算法進行水印提取，求出圖像中含有的置亂水印信息。第五步：對置亂的水印信息進行置亂復(fù)原，得到有意義的水印(如果是第三方企圖復(fù)原時則不能

8、復(fù)原出有意義的水印)。 如果第三方想要對秘密圖像信息進行置亂復(fù)原，因為圖像置亂有很多種方式，其中每種方式都可以使用不相同的置亂模板算法和參數(shù)，使用者擁有很大的自由空間，不同的想法和參數(shù)都會出現(xiàn)不同的結(jié)果，這會給想要截取秘密信息的第三方增加了困難度，讓他們要花費巨大的計算量，對各種可能性進行窮舉測試。 水印提取和復(fù)原如圖二所示。共十九頁水印(shuyn)提取和復(fù)原效果圖圖二共十九頁水印(shuyn)復(fù)原和第三方復(fù)原效果圖對比水印(shuyn)復(fù)原效果圖共十九頁第三方復(fù)原(f yun)效果圖共十九頁圖像(t xin)攻擊 本算法中圖像攻擊采用MATLAB圖像處理工具箱中的圖像處理函數(shù)。對圖像進行壓

9、縮、濾波、旋轉(zhuǎn)(xunzhun)、剪切和加噪等攻擊。具體攻擊效果在后文中將會展示。直方圖相似度比較 直方圖的算法是：假如有圖像A和B，分別計算兩幅圖像的直方圖，再計算兩個直方圖的歸一化相關(guān)系數(shù)如：巴氏距離和直方圖相交距離。 直方圖的算法的思想是：將簡單的數(shù)學(xué)上的向量之間的差異用來進行圖像相似程度的比較，目前用的比較多的一種方法就是這種方法。它的特點是直方圖能很好的歸一化，可以直接通過計算直方圖來計算兩幅分辨率不相同的圖像之間的相似度。它的計算速率比較高，主要由于它的計算量比較少。峰值信噪比計算 峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio縮寫為PSNR）是一種表示信號最大功

10、率和影響它的表示精度的破壞性噪聲功率的比值的工程術(shù)語。通常用來度量圖像遭處理和攻擊后的質(zhì)量損失。共十九頁圖像遭受攻擊后直方圖對比和峰值(fn zh)信噪比計算載體圖像攻擊方式攻擊圖提取的水印直方圖對比峰值信噪比計算JPEG壓縮127.0927高斯低通濾波0.999325.3318剪切0.984816.8808共十九頁中值過濾0.965312.1096泊松噪聲0.981511.4698二維順序濾波0.963911.9739旋轉(zhuǎn)0.83862.7952共十九頁總結(jié)(zngji) 本文使用的水印嵌入算法是基于DCT的置亂水印算法，水印的嵌入強度設(shè)置為0.02，這是一個相對折中的值，嵌入強度越強，水印

11、透明性越差，魯棒性越強，本算法可以抵抗JPEG壓縮攻擊，也可以抵抗處于默認(rèn)值的高斯低通濾波(lb)，同時對中值濾波(lb)、泊松噪聲和二維順序濾波(lb)有一定抵抗作用，對剪切、旋轉(zhuǎn)的抵抗作用則不明顯。綜合起來，本算法已知的只能抵抗兩種攻擊，總體來說魯棒性不是很理想，若要達到理想狀態(tài)，需要對算法做修改，DCT變換只具有準(zhǔn)最佳變換性能，離最佳算法還有一段距離，而K-L變換(霍特林（Hotelling）變換)則具有很好的去相關(guān)性，所以我認(rèn)為算法可以使用K-L變換，它是比DCT變換更優(yōu)秀的算法。共十九頁感謝(gnxi) 畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)和研究生活是短暫而充實的，特別感謝李凱佳老師一直以來對我的指導(dǎo)和無微不至的關(guān)心。 同時也要感謝一起(yq)討論學(xué)習(xí)的柳莘莘等同學(xué)的幫助和關(guān)心，和他們一起(yq)學(xué)習(xí)和研究使我對數(shù)字水印技術(shù)的了解更多，從中受益匪淺。 感謝所有關(guān)心和幫助我的老師、同學(xué)和朋友，希望我們的感情和友誼天長地久，我們能一直在相互學(xué)習(xí)中成長。最后感謝負(fù)責(zé)答辯和論文評審的老師，你們辛苦了！共十九頁內(nèi)容摘要畢業(yè)論文設(shè)計。透明性：數(shù)字水印是不能被人類眼睛察覺的，且不影響需要(xyo)保護信息的正常使用。下面簡單介紹一種變化模板形