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文獻(xiàn)綜述基于DCT系數(shù)均值盲水印算法研究及其在珠寶圖像數(shù)字水印生成與識(shí)別中的應(yīng)用學(xué)號(hào)：200908202112姓名：凌慧泉摘要：靜態(tài)圖像數(shù)字水印是利用數(shù)字水印技術(shù)在靜態(tài)圖像中嵌入水印，用來(lái)保護(hù)圖像的版權(quán)。本文歸納了靜態(tài)圖像數(shù)字水印的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用前景，靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)的原理（包括：水印生成、水印嵌入、水印提取檢測(cè)），算法（包括：離散余弦變換），以及VC++、Matlab仿真軟件實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖像數(shù)字水印系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)。對(duì)靜態(tài)圖像數(shù)字水印算法、魯棒性以及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方面進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：數(shù)字水??；水印算法；魯棒性Abstract:staticimagewatermarkingdigitalwatermarkingtechnologyisembeddedinastaticimagewatermark,usedtoprotectthecopyrightoftheimage.Thispapersummarizesthedevelopmentofthestaticimagewatermarkingbackground,statusandapplicationprospects,theprincipleofthestaticimagewatermarkingtechnology(including:watermarkgeneration,watermarkembeddingwatermarkextractiondetection)andalgorithms(including:discretecosinetransform,discretewavelettransform,discreteFouriertransform),VC++,Matlabsimulationsoftwaretoachievestillimagedigitalwatermarkingsystemsdevelopmenttechnology.Summaryofthestaticimagewatermarkingalgorithm,robustness,anddesignanddevelopment.Keywords:digitalwatermark;watermarkingalgorithm;robustness隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人們不但可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和ＣＤ－ＲＯＭ方便快捷地獲得多媒體信息，還可以得到與原始數(shù)據(jù)完全相同的復(fù)制品，由此引發(fā)的盜版問(wèn)題和版權(quán)紛爭(zhēng)已成為日益嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。數(shù)字視頻水印技術(shù)的出現(xiàn)能夠有效的解決以上問(wèn)題。本文主要介紹了靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)的原理以及水印生成、嵌入和提取所用到的離散余弦變換算法，并通過(guò)對(duì)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的二種主流技術(shù)：Matlab編程、VC++編程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。1靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)概述靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)通過(guò)一定的算法將一些標(biāo)志性信息直接嵌入到多媒體內(nèi)容當(dāng)中，但不影響原內(nèi)容的價(jià)值和使用，并且不能被人的感知系統(tǒng)覺(jué)察或注意到。通過(guò)這些隱藏在載體中的信息，可以達(dá)到確認(rèn)內(nèi)容創(chuàng)建者、購(gòu)買(mǎi)者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。使用數(shù)字水印技術(shù)可以保證多媒體文件傳播過(guò)程中的有效性，保護(hù)所有者的版權(quán)。1.1靜態(tài)圖像數(shù)字水印研究的要點(diǎn)要想深入研究數(shù)字水印技術(shù)，必須要了解數(shù)字水印的幾大特性：1）水印容量：嵌入的水印信息必須足以標(biāo)識(shí)多媒體內(nèi)容的購(gòu)買(mǎi)者或所有者，并且嵌入水印的過(guò)程對(duì)圖像信息造成很大的影響。2）安全性：嵌入的水印算法必須嚴(yán)謹(jǐn)，難以被人為的篡改或仿造，應(yīng)做到未經(jīng)授權(quán)的人員無(wú)法檢測(cè)、提取或移除水印。3）不可察覺(jué)性：也稱(chēng)為透明性，嵌入在靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)中的數(shù)字水印應(yīng)該不可見(jiàn)或不可察覺(jué)。但是為了增強(qiáng)魯棒性，就需要增強(qiáng)水印的強(qiáng)度，這樣往往會(huì)導(dǎo)致圖片質(zhì)量下降，因此需要折中進(jìn)行。4）魯棒性：在不明顯降低圖片質(zhì)量的條件下，水印很難除去。即便對(duì)圖像進(jìn)行壓縮、格式轉(zhuǎn)換等常規(guī)操作之后，水印檢測(cè)系統(tǒng)依然能檢測(cè)到水印。5）盲檢測(cè)：水印檢測(cè)時(shí)不需要原始圖片，也就是說(shuō)即使壓縮圖片或轉(zhuǎn)換格式，水印系統(tǒng)依然能夠正確的檢測(cè)出原有水印，該特性部分取決于魯棒性。綜合以上的特性，可以按可見(jiàn)性、安全性、適應(yīng)性、嵌入域等分為以下幾類(lèi)：表1-1靜態(tài)圖像數(shù)字水印類(lèi)別對(duì)比分析表分類(lèi)類(lèi)別名稱(chēng)類(lèi)別特點(diǎn)可見(jiàn)性不可見(jiàn)水印多用于需要版權(quán)保護(hù)且不能影響視頻觀看體驗(yàn)的數(shù)字視頻中。可見(jiàn)水印多見(jiàn)于宣傳視頻、網(wǎng)站流媒體視屏，用于廣告宣傳等。安全性魯棒水印不會(huì)被常規(guī)處理操作去除，可經(jīng)受任何不至于破壞原作品的操作而保存。脆弱水印弱水印對(duì)處理操作極為敏感，任何極微小的改動(dòng)都會(huì)將水印破壞掉。嵌入域時(shí)域水印直接在載體數(shù)據(jù)的時(shí)間域或空間域上嵌入，其魯棒性不高。變換域水印對(duì)載體數(shù)據(jù)進(jìn)行各種變換后嵌入，具有更好的魯棒性適應(yīng)性非自適應(yīng)水印獨(dú)立于原始作品，可以是隨機(jī)用算法生成的，也可以是事先給定的。自適應(yīng)性水印利用原始作品的特性而生成的，便于載體作品的自恢復(fù)。公開(kāi)性公開(kāi)水印檢測(cè)時(shí)不需要原始數(shù)據(jù)并且水印是有意義的信息。公開(kāi)水印更符合所有權(quán)驗(yàn)證的需要，是水印算法發(fā)展的方向。私有水印在檢測(cè)過(guò)程中需要原始數(shù)據(jù)。私有水印的魯棒性比較強(qiáng)，但其應(yīng)用受到存儲(chǔ)成本的限制。1.2靜態(tài)圖像數(shù)字水印的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)字水印技術(shù)是解決版權(quán)保護(hù)問(wèn)題的有效手段，有著良好的應(yīng)用前景，它已引起國(guó)內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)和公司的極大關(guān)注。從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始，數(shù)字水印、數(shù)字隱藏和傳統(tǒng)的密碼學(xué)方法相結(jié)合進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的研究，己經(jīng)成為一個(gè)非?；钴S的課題。下面從2種域空間分析數(shù)字水印技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀?？臻g域水印技術(shù)的研究現(xiàn)狀：空間域技術(shù)直接更改圖像的數(shù)據(jù)，通常是在圖像的亮度或彩色光帶或者兩者之上加一個(gè)調(diào)制信號(hào)嵌入數(shù)字水印。該技術(shù)屬于早期研究，目前的水印技術(shù)大都基于最不顯著位班LSB(leastsignificantbit)方法。該方法將水印信息放在圖像數(shù)據(jù)的最不顯著位上，保證了水印的不可見(jiàn)性，但其魯棒性差，一般的圖像壓縮和量化即可將大部分水印去掉。Bender和Lee等在空間域上提出了一些新的水印算法，這些算法有各自的優(yōu)點(diǎn)，但在檢測(cè)水印時(shí)都需要原始圖像，水印的魯棒性不好，經(jīng)JPEG壓縮或其他圖像處理后容易被去掉。變換域水印技術(shù)的研究現(xiàn)狀：變換域水印技術(shù)是先將圖像變換到頻率域，改變圖像的頻率域系數(shù)，然后進(jìn)行反變換得到加人水印的圖像。幾種最常見(jiàn)的變換是離散傅立葉變換(DFT)、離散余弦變換(DCT)、離散小波變換(DWT)等。近十幾年來(lái)，很多學(xué)者對(duì)變換域水印進(jìn)行了深入研究，提出了一些新算法．例如：擴(kuò)展頻譜方法，基于分塊DcT變換的數(shù)字圖像水印算法，基于Gausian網(wǎng)分類(lèi)器的圖像水印算法，基于DcT域的水印算法，盲圖像水印檢測(cè)算法，等等。隨著水印算法研究的逐漸深入，對(duì)水印的穩(wěn)健性要求越來(lái)越高。因此水印算法與其他學(xué)科的結(jié)合日漸緊密，如通信與信息理論、圖像與語(yǔ)音處理、信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、人類(lèi)視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用、電波傳播等。具體應(yīng)用的實(shí)例也很多，Barni等人考慮人眼的視覺(jué)分布，根據(jù)Lewis等人提出的視覺(jué)掩蓋模型實(shí)現(xiàn)水印的白適應(yīng)嵌入；Kundur等人利用多尺度融合技術(shù)，結(jié)合人類(lèi)視覺(jué)模型提出一種靜止圖像水印技術(shù)實(shí)現(xiàn)水印的嵌入。從國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)字水印的研究現(xiàn)狀來(lái)看，變換域數(shù)字水印技術(shù)是當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)的主流。1.3靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用前景靜態(tài)圖像數(shù)字水印的基本思想是在原始媒體數(shù)據(jù)中，如音頻、視頻、圖像等，隱藏具有一定意義的附加信息作為標(biāo)記，這些信息與原始數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，并隨之一起被傳輸。在接收端，通過(guò)計(jì)算機(jī)水印信號(hào)被提取出來(lái)用于各種目的，主要應(yīng)用于數(shù)字簽名、數(shù)字指紋、廣播監(jiān)視、內(nèi)容認(rèn)證、拷貝控制和秘密通信等。靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用在多媒體上的防偽與版權(quán)保護(hù)具有其他防偽技術(shù)難以替代的優(yōu)點(diǎn)，靜態(tài)圖像數(shù)字水印防偽技術(shù)具有安全可靠，易分辨、易識(shí)別、檢測(cè)提取易操作，難以偽造，適應(yīng)性強(qiáng)等特性,它不需增加用戶的固定資產(chǎn)投資和使用特殊材料，僅需通過(guò)專(zhuān)用軟件處理就可將防偽信息嵌入到多媒體文件中,也可以在普通打印機(jī)上嵌入數(shù)字水印軟件，實(shí)現(xiàn)打印票據(jù)和文件的防偽。而且現(xiàn)有的高分辨率數(shù)碼相機(jī)和掃描儀、彩色復(fù)印機(jī)等均不能復(fù)制、拷貝(因?yàn)閿?shù)字水印在載體中成離散狀態(tài))，其經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值十分巨大。2靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理2.1靜態(tài)圖像數(shù)字水印系統(tǒng)流程靜態(tài)圖像數(shù)字水印系統(tǒng)分為三個(gè)方面：水印的生成、水印的嵌入、水印的提取檢測(cè)。水印的嵌入需要視具體的情況而定，再能保證水印信息足夠抵御各類(lèi)壓縮、攻擊后還能被識(shí)別的前提下，盡可能的不去破壞原有圖片的品質(zhì)。從信號(hào)的角度分析，水印較原始圖像信號(hào)而言屬于微弱信號(hào)，嵌入的過(guò)程相當(dāng)于將水印的弱信號(hào)疊加到圖像信號(hào)中去，當(dāng)水印信號(hào)低于引起人的視覺(jué)及聽(tīng)覺(jué)所能感知到的最低門(mén)限，那么嵌入水印既能保證提供數(shù)字版權(quán)信息，又能不破壞原始視頻的感官質(zhì)量【6】。系統(tǒng)流程圖如下：是是否是否開(kāi)始生成水印嵌入水印提取檢測(cè)水印是否加密素材預(yù)處理結(jié)束水印是否解密顯示水印原始圖片密鑰解密水印水印攻擊圖2-1靜態(tài)圖像數(shù)字水印系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程2.2水印的生成水印生成(Generating)，就是將待添加的水印文件，如文本、圖像等經(jīng)過(guò)相關(guān)的計(jì)算，轉(zhuǎn)化成水印信號(hào)，大多數(shù)水印生成算法都要求將其轉(zhuǎn)換為二值序列，此過(guò)程預(yù)處理素材圖像為灰度圖像【7】，然后通過(guò)設(shè)定門(mén)限閥值或矩陣將灰度圖像進(jìn)行二值化，獲取二值矩陣序列，通過(guò)密鑰對(duì)二值序列進(jìn)行加密，用來(lái)保護(hù)水印從一定程度上防止被攻擊，提高魯棒性。在進(jìn)行圖像灰度化處理中要對(duì)水印素材圖像進(jìn)行預(yù)處理，如果是彩色圖像就要對(duì)圖像進(jìn)行灰度處理，如果本身就是灰度圖像則對(duì)其進(jìn)行閥值調(diào)整，然后獲取圖像直方圖，通過(guò)分析直方圖信息選擇合適的算法獲取圖像的二值序列，最終獲得二值圖像。水印生成算法圖如下（圖2-12）：密鑰密鑰水印生成算法素材圖像灰度圖像二值圖像加密水印圖2-2水印生成圖2.3水印的嵌入水印的嵌入過(guò)程就是把已生成的水印與原始的圖像經(jīng)過(guò)疊加操作，同時(shí)也能在嵌入的過(guò)程添加密鑰文件，用來(lái)控制水印插入的強(qiáng)度、位置等，從而增強(qiáng)水印的魯棒性，嵌入水印的過(guò)程也是整個(gè)水印系統(tǒng)重要的環(huán)節(jié)。水印的嵌入圖如下（圖2-3）：水印嵌入水印嵌入算法原始圖像加密水印水印圖像圖2-3水印嵌入圖2.4水印的提取和檢測(cè)水印的提取過(guò)程是水印嵌入的逆過(guò)程，水印的檢測(cè)過(guò)程是指從已添加數(shù)字水印的圖像中提取出水印信號(hào)，并經(jīng)過(guò)還原算法（如果水印經(jīng)過(guò)加密則需要提供水印生成時(shí)的密鑰進(jìn)行還原），盡可能準(zhǔn)確的還原出原有的水印文件，再判斷是否與原水印相符【9】。水的提取檢測(cè)圖（圖2-4）：密鑰密鑰水印提取算法水印圖像加密水印水印圖像圖2-4水印提取檢測(cè)圖2.5靜態(tài)圖像數(shù)字水印的攻擊靜態(tài)圖像數(shù)字水印攻擊的主要作用是對(duì)現(xiàn)有的水印系統(tǒng)的算法進(jìn)行檢驗(yàn)，查看其數(shù)字水印的魯棒性、安全性等幾個(gè)方面，有助于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題加以改善。具體的攻擊方式主要有魯棒性攻擊，表示性攻擊，幾何變形攻擊等。1）魯棒性攻擊魯棒性攻擊(RobustnessAttack)指在不損害載體數(shù)據(jù)使用價(jià)值的前提下減弱、移去或破壞水印，也就是前文所提及的各種信號(hào)處理操作。用于版權(quán)認(rèn)證的魯棒水印技術(shù)是一個(gè)具有相當(dāng)難度的研究領(lǐng)域，到目前為止還沒(méi)有一種算法能夠經(jīng)得住所有種類(lèi)的攻擊。典型的攻擊方式有噪聲攻擊、椒鹽攻擊。2）表示性攻擊表示性攻擊(PresentationAttack)是試圖破壞載體數(shù)據(jù)和水印的同步性，使得水印嵌入和水印提取這兩個(gè)過(guò)程不對(duì)稱(chēng)，從而使得水印的恢復(fù)交得不可實(shí)現(xiàn)的攻擊方法。又稱(chēng)為同步攻擊(SynchronizationAttack)。最典型的表示性攻擊是馬賽克攻擊。3）幾何變形攻擊幾何變形攻擊(GeometricalDistortionsAttack)采用的是對(duì)數(shù)據(jù)施加幾何變形方法，如縮放、偏移、旋轉(zhuǎn)、扭曲、裁剪、像素置換、像素的插入或抽取等。一個(gè)采用幾何變形攻擊的應(yīng)用例子就是著名的水印測(cè)試工具StirMark。3靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)中常見(jiàn)算法目前，在靜態(tài)圖像數(shù)字水印的算法可分為靜態(tài)圖像數(shù)字水印生成算法和靜態(tài)圖像數(shù)字水印嵌入、提取檢測(cè)算法兩個(gè)方面。靜態(tài)圖像數(shù)字水印生成算法方面主流的算法是二值圖像算法，靜態(tài)圖像數(shù)字水印嵌入、提取檢測(cè)算法中常見(jiàn)的變換有DCT離散余弦變換、DFT離散傅立葉變換、DWT離散小波變換三種算法。其中DCT算法最為常見(jiàn)、應(yīng)用最多，因此將會(huì)做詳細(xì)的介紹。3.1水印二值圖像算法二值圖像水印的算法通常采用n*m分塊方式，每個(gè)區(qū)塊只有兩種顏色，黑色和白色，圖像中所有的像素用0和1這兩個(gè)數(shù)字代表。二值圖像用一個(gè)由0和1組成的二維矩陣或序列表示，常見(jiàn)的二值化算法有灰度門(mén)限二值化算法、Dither矩陣二值化算法。二值圖像操作時(shí)可以加入相應(yīng)的加密算法用來(lái)控制二值圖像的區(qū)塊排序，從而是水印具有更高的安全性和實(shí)用性，常見(jiàn)的算法有MD5加密算法、AES加密算法、混沌序列加密算法。3.1.1二值化算法1）灰度門(mén)限二值化算法：分析灰度圖像的直方圖如果有明顯的雙峰，可以使用此算法，在峰谷取得相應(yīng)的灰度級(jí)別Ｔ作為門(mén)限【12】，設(shè)f(x,y)為掃描點(diǎn)上二值化圖像的灰度值，則：（公式3-1）具有雙峰特征直方圖的圖像經(jīng)過(guò)固定門(mén)限二值化之后，前景灰度級(jí)別全為1，背景灰度級(jí)別全為0。2）Dither矩陣二值化算法：Dither矩陣的各個(gè)元素值成等差等差數(shù)列，相鄰的元素在空間上的平均距離最大，便于計(jì)算我們一般把圖片分成Ｎ*Ｍ的區(qū)塊，然后將相應(yīng)的矩陣元素進(jìn)行比較，若像素的灰度值小于相應(yīng)的矩陣元素值結(jié)果記為0，反之記為1。矩陣公式：（公式3-2）3.1.2二值序列加密算法1）混沌序列加密算法【13】：最為成熟的混沌加密技術(shù)是Logistic映射，假設(shè)二值圖像序列為｛Ｘk;k=0,1,2...｝，矩陣為Ｔ＝Ｎ*Ｍ，Ｆ(ｘ,ｙ)為元素值。則混沌序列生成公式如下：（公式3-3）加密的二值混沌序列即：｛Ｔ(Xk);k=0,1,2...｝2）MD5加密算法：MD5加密算法源于密碼學(xué)的Hash函數(shù)，可以將二值序列轉(zhuǎn)換為128二進(jìn)制序列，然后根據(jù)二值矩陣Ｔ＝Ｎ*Ｍ與MD5序列進(jìn)行異或運(yùn)算，得到一個(gè)加密處理的矩陣，生成加密水印圖片。3.2數(shù)字水印嵌入提取檢測(cè)算法3.2離散余弦變換（DCT，DiscreteCosineTransform）是一種與傅立葉變換緊密相關(guān)的數(shù)學(xué)運(yùn)算。在傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式中，如果被展開(kāi)的函數(shù)是實(shí)偶函數(shù)，那么其傅立葉級(jí)數(shù)中只包含余弦項(xiàng)，再將其離散化可導(dǎo)出余弦變換，因此稱(chēng)之為離散余弦變換。由Cox提出基于擴(kuò)頻技術(shù)的水印算法，使用DCT將圖像轉(zhuǎn)換成頻域表示，對(duì)除去直流分量的DCT系數(shù)進(jìn)行排序，然后服從正態(tài)分布的隨機(jī)實(shí)屬序列疊加到前L個(gè)DCT的系數(shù)上，再進(jìn)行反DCT變換，得到已嵌入的數(shù)字水印信息。DCT變換整體運(yùn)算量要比其他幾種算法小，并且DCT與國(guó)際通用壓縮標(biāo)JPEG、MPEG-2、MPEG-4、H261、H263等變準(zhǔn)兼容，因此該算法在水印系統(tǒng)中用的最多。1）DCT算法水印信號(hào)嵌入：首先按水印信號(hào)生成算法生成水印二值信號(hào)f，其次將原宿主圖像按8×8分塊進(jìn)行DCT變換，然后將水印信號(hào)f嵌入其部分DCT低頻系數(shù)中，從而完成水印信號(hào)的疊加，最后進(jìn)行分塊DCT反變換，得到嵌入水印后的視頻。2）DCT算法水印信號(hào)提?。菏紫葘⒃驾d體圖像按8×8分塊進(jìn)行DCT變換，再將水印載體按行8×8分塊的DCT變換，然后對(duì)其求差，依據(jù)原始圖像的分塊信息提取出水印信息。3）離散余弦變換的公式【18】：對(duì)于一個(gè)N*M的圖像f(x,y)的二維DCT定義為：（公式3-4）正變換（公式3-5）逆變換其中u,v=0,1,...N-1；x,y=0,1,...N-1;（公式3-6）等效式3.2.2離散傅立葉變換（DFT，DiscreteFourierTransform）是一種經(jīng)典而有效的數(shù)學(xué)模型，DFT變換具有變換不變性，對(duì)圖像的空間座標(biāo)平移不敏感，可以利用變換后的相位信息嵌入水印。其優(yōu)點(diǎn)在于能把信號(hào)分解為相位信息和幅度信息，缺點(diǎn)就是抗壓縮能力比較弱，計(jì)算復(fù)雜，效率低。同時(shí)由于是數(shù)學(xué)模型無(wú)法和國(guó)際上通用的壓縮算法標(biāo)準(zhǔn)兼容，所以應(yīng)用于水印方面的研究較少。傅里葉變換在時(shí)域和頻域上都呈離散的形式，將信號(hào)的時(shí)域采樣變換為其DTFT的頻域采樣。在形式上，變換兩端（時(shí)域和頻域上）的序列是有限長(zhǎng)的，而實(shí)際上這兩組序列都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是離散周期信號(hào)的主值序列。離散傅立葉變換的公式：對(duì)于N點(diǎn)序列｛x[n]｝0≤n<N，他的離散傅立葉變換為：（公式3-7）正變換其中k=0,1,...N-1（公式3-8）逆變換其中n=0,1,...N-13.2.3離散小波變換（DWT，DiscreteWaveletTransform）是指在特定子集上采取縮放和平移的小波變換，是一種兼具時(shí)域和頻域多分辨率能力的信號(hào)分析工具。此變換運(yùn)用可以縮放平移的小波代替固定的窗進(jìn)行計(jì)算分析，主要應(yīng)用于信號(hào)編碼和數(shù)據(jù)壓縮。DWT是一種時(shí)間—頻率信號(hào)的多尺度分析的算法，具有多頻率特性，分層特性，使得水印的嵌入和檢測(cè)能在某個(gè)部分或某幾個(gè)部分進(jìn)行。同時(shí)DWT具有復(fù)合視覺(jué)特性，與人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)特性相吻合，同時(shí)其特征化與定位攻擊能力更加強(qiáng)大，而且運(yùn)算量要比DCT小一些。DWT與當(dāng)前的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000和視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)兼容，利用小波變換產(chǎn)生的水印在很大程度上保證了原有視頻的視覺(jué)效果，并提供抵抗多種攻擊的能力，但是目前普及率較低，相關(guān)的應(yīng)用研究較少，本文不做敘述。小結(jié)：經(jīng)過(guò)算法分析，離散余弦變換(DCT)算法與主流的JPEG編碼算法相兼容，算法結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便，離散傅立葉變換(DFT)屬于數(shù)學(xué)模型，無(wú)法和國(guó)際主流的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)相兼容，因此應(yīng)用領(lǐng)域狹小，而離散小波變換(DWT)兼容下一代的國(guó)際壓縮標(biāo)準(zhǔn)，目前普及度較低。4靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方式目前數(shù)字視頻水印研究在代碼實(shí)現(xiàn)方面主要有種途徑一是采用MathWorks公司的Matlab，第二種是VC++編程4.1MATLAB實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖像數(shù)字水印技術(shù)4.1.1MATLAB簡(jiǎn)介Matlab是當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外十分流行的工程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真軟件包。它是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件，它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一人方便的、界面友好的用戶環(huán)境。Matlab的推出得到了各個(gè)領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者的廣泛關(guān)注，其強(qiáng)大的擴(kuò)展功能為各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。由各個(gè)專(zhuān)家學(xué)者相繼推出了MATLAB工具箱，其中的信號(hào)處理(signalprocessing)、控制系統(tǒng)(controlsystem)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(neuralnetwork)、圖像處理(imageprocessing)、魯棒控制(robustcontrol)、非線性系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)(nonlinearsystemcontroldesign)、系統(tǒng)辨識(shí)(systemidentification)、最優(yōu)化(optimization)、模糊邏輯(fuzzylogic)、小波(wavelet)、通信(communication)、統(tǒng)計(jì)(statistics)等工具箱，這些工具箱給各個(gè)領(lǐng)域的研究和工程應(yīng)用提供了有力的工具，借助于這些“巨人肩上的工具”，各個(gè)層次的研究人員可直觀、方便地進(jìn)行分析、計(jì)算及設(shè)計(jì)工作，從而大大地節(jié)省了時(shí)間。4.1.2對(duì)原始圖像獲取信息后，采用不同的變換，是實(shí)現(xiàn)頻域法水印的至關(guān)重要的一步，MATLAB中對(duì)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、一維信號(hào)和二維信號(hào)分別提供了各種變換和逆變換函數(shù)。調(diào)用dct(),idct()函數(shù)可對(duì)信號(hào)進(jìn)行DCT變換與逆變換，調(diào)用dwt(),idwt()可對(duì)信號(hào)進(jìn)行DWT變換與逆變換，用于信號(hào)的嵌入算法。調(diào)用Imread(),Iminfo()函數(shù)可以提取水印，用于水印提取。調(diào)用Imnosie,Imresize,Imwrite函數(shù)可以對(duì)圖像進(jìn)行噪聲、裁剪、壓縮操作，用于水印的攻擊。4.1.3MATLAB（DCT算法）實(shí)現(xiàn)代碼1）生成嵌入水印（可嵌入密匙）：4.2VC++和MATLAB混合編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻水印技術(shù)4.2.1VC++簡(jiǎn)介VC++全稱(chēng)是MicrosoftVisualC++，由Microsoft公司在1998年推出的開(kāi)發(fā)Win32環(huán)境程序