數(shù)字水印的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)字水印的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第一頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字水印系統(tǒng)目錄課題背景與研究意義關(guān)鍵技術(shù)及理論基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總結(jié)第二頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字水印系統(tǒng)一、課題背景及研究意義我們已經(jīng)進(jìn)入了二十一世紀(jì)的數(shù)字化時代。人們習(xí)慣于通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地地將自己的照片、圖像、等數(shù)據(jù)上傳發(fā)布。又由于互聯(lián)網(wǎng)快速便捷的特性，這些原創(chuàng)或者商用作品容易被有意無意的篡改。數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)，完整性，有效性得不到保證。本系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了基于LSB算法和基于混沌細(xì)胞自動機(jī)算法的數(shù)字水印的嵌入、提取/檢測兩大主要功能。方便用戶能夠根據(jù)自己的需要將自己的圖像作品嵌入數(shù)字水印，并能夠加以檢測，甚至抵抗一定程度的簡單攻擊。在一定程度上遏止侵犯原創(chuàng)權(quán)的行為。

第三頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字水印系統(tǒng)二、關(guān)鍵技術(shù)及理論基礎(chǔ)數(shù)字水?。╠igitalwatermark）技術(shù)，是指在數(shù)字化的數(shù)據(jù)內(nèi)容中嵌入視覺不可感知的數(shù)字記號。被嵌入的記號通常是不可見或不可察的，但是通過一些特定的計(jì)算操作可以被檢測或者提?、偻该餍裕╥nvisibility）②不可檢測性（undetectability）③魯棒性（robustness）④安全性（security）數(shù)字水印概念數(shù)字水印特征第四頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字水印系統(tǒng)二、關(guān)鍵技術(shù)及理論基礎(chǔ)嵌入與檢測數(shù)字水印工作模型第五頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字水印系統(tǒng)三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能圖第六頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字水印系統(tǒng)嵌入水印時，將原始圖片亮度值每一字節(jié)的最低位賦值為前7位與隱藏信息的異或。基于LSB算法數(shù)字水印提取水印時，將待測圖像每個字節(jié)的8位亮度值異或，即得到隱藏信息的消息串，整合后得到嵌入的水印圖像。第七頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)231隨機(jī)序列整合成隨機(jī)矩陣經(jīng)過基于投票規(guī)則的細(xì)胞自動機(jī)變化產(chǎn)生細(xì)胞水印模板矩陣WaterMark。將細(xì)胞水印模板嵌入原始圖像亮度值DCT域E（image）=IDCT(DCT(image)+alpha*WaterMark)DCT離散余弦變換基于混沌與細(xì)胞自動機(jī)算法的數(shù)字水印嵌入功能數(shù)字水印系統(tǒng)第八頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)231利用原始圖像產(chǎn)生實(shí)際細(xì)胞水印模板矩陣提取的細(xì)胞水印模板=（待測圖像DCT矩陣-原始圖像DCT矩陣）/alpha實(shí)際細(xì)胞水印模板矩陣與提取的細(xì)胞水印模板矩陣做相關(guān)性檢測根據(jù)閾值判斷待測圖像中是否含有水印基于混沌與細(xì)胞自動機(jī)算法的數(shù)字水印檢測功能第九頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字水印系統(tǒng)第十頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字水印系統(tǒng)序號實(shí)驗(yàn)算法攻擊類型攻擊次數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果1LSB1/16剪切1100%提取2LSB1/8剪切1有損提取3LSB隨機(jī)剪切10有損提取4LSB隨機(jī)剪切20有損提取5LSB隨機(jī)剪切30無法提取6LSB上平移1無法提取7LSB下平移1無法提取8LSB左平移1無法提取9LSB右平移1無法提取序號實(shí)驗(yàn)算法攻擊類型攻擊次數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果1混沌與細(xì)胞自動機(jī)1/16剪切1含有水印2混沌與細(xì)胞自動機(jī)1/8剪切1含有水印3混沌與細(xì)胞自動機(jī)隨機(jī)剪切10含有水印4混沌與細(xì)胞自動機(jī)隨機(jī)剪切20含有水印5混沌與細(xì)胞自動機(jī)隨機(jī)剪切30含有水印6混沌與細(xì)胞自動機(jī)隨機(jī)剪切50未檢測出水印7混沌與細(xì)胞自動機(jī)上平移10含有水印8混沌與細(xì)胞自動機(jī)上平移20含有水印9混沌與細(xì)胞自動機(jī)上平移30未檢測出水印10混沌與細(xì)胞自動機(jī)下平移10含有水印11混沌與細(xì)胞自動機(jī)下平移20含有水印12混沌與細(xì)胞自動機(jī)下平移30未檢測出水印13混沌與細(xì)胞自動機(jī)左平移1未檢測出水印14混沌與細(xì)胞自動機(jī)右平移1未檢測出水印第十一頁，共十三頁，編輯于2023年，星期三五、總結(jié)數(shù)字水印系統(tǒng)在數(shù)字水印系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程中，我遇到了不少的難題。其中一些是因?yàn)槿鄙倬幊探?jīng)驗(yàn)而出現(xiàn)的簡單錯誤，例如開始編程時出現(xiàn)的堆棧溢出問題，導(dǎo)致系統(tǒng)執(zhí)行時的不斷崩潰，最終修改所有靜態(tài)數(shù)組為動態(tài)分配而解決該問題。而其中也有一些是因?yàn)樗惴ǖ睦斫忮e誤，導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行得不到預(yù)期的效果。這些最終通過自己的鉆研和老師、同學(xué)的幫助得到絕大部分的解決，這對我在編程有一定的幫助和積累經(jīng)驗(yàn)作用。

在數(shù)字水印系統(tǒng)中，兩個期待未來能夠完善的問題：

第一個問題就是其他類型圖像的水印嵌入問題?？梢詫⒄娌蕡D片轉(zhuǎn)化為RGB圖片再轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)中所示范的灰度圖像，但由于時間問題，就沒有能夠?qū)崿F(xiàn)這項(xiàng)功能。