摘要本文介绍了数字水印的原理和应用方法,研究了一种基

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1、摘要：本文介绍了数字水印的原理和应用方法，研究了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的数字图像水印算法，并借助MATLAB编程工具实现数字水印的嵌入、提取和攻击测试。实验结果表明，对于JPEG压缩和噪声处理，本算法具有较好的鲁棒性。关键词：数字水印，FFT，MATLAB，HVS1.引言1.1数字水印技术的概述信息媒体的数字化和计算机网络的飞速发展使信息共享变得更加容易和广泛，这在给人们带来巨额商业利润的同时，也引发了各种多媒体信息的传输安全问题和数字产品的版权保护问题。传统的信息安全和版权保护系统大部分采用的密码认证技术因为不能对解密后的数据提供进一步保护，所以

2、它不能完全解决信息安全和版权保护问题。因此，近年来出现了数字签名、数字标签、数字指纹不II数字水印等多种新技术。其中，数字水印(DigitalWatermarking)作为信息隐藏研究领域的一个重要分支，是20世纪90年代出现的一门崭新技术，它能够弥补数字签名不能在原始数据中一次性嵌入大量信息的弱点，弥补数字标签容易被修改和剔除的缺陷，弥补数字指纹仅能给出版权破坏者信息的局限，弥补密码技术不能对解密后的数据提供进一步保护的不足。作为传统信息安全和版权保护系统的有益补充，数字水印技术最近成为学术界和工业界的一个研究热点。数字水印技术涉及到大量图像处理算法、数学

3、计算工具等，用普通编程工具实现上述算法将要花费大量的时间。MATLAB语言是MathW0rks公司推出的一种简单、高效、功能极强的高级语言，具有高性能数值计算能力和可视化计算环境。许多复杂的计算问题只需短短的几行代码就可在MATLAB中实现。本文基于典型的FFT(快速傅里叶变换)数字水印算法过程，详细介绍用MATLAB实现数字水印的嵌入、提取和攻击测试的方法。1.2信息隐藏和数字水印信息隐藏(InformationHiding)就是将秘密信息隐藏十普通文件之中，然后通过普通文件的发布将秘密信息发送出去，隐藏的信息可为任何一种数字媒体，如图像、音频、视频或一般

4、的文本文档等等。非法拦截者从网络上拦截的隐藏信息的文件看起来和其它文件没有差别，所以逃过其破解的机率较高，这一点正是传统加密解密系统所欠缺的也正是信息隐藏的最本质的内涵。加密是隐藏信息的内容，而且信息隐藏主要是隐藏信息的存在性，隐蔽通信比加密通信更安全，因为它隐蔽了通信的发方、收方以及通信过程的存在，不易引起怀疑。近几年来，信息隐藏技术作为网络环境下一种新的信息安全技术受到越来越多的重视，相关的文献发表数量也随之激增，信息隐藏已成为当前信息科学前沿中一个新颖目，具有广泛应用前景的研究热点。下面对信息隐藏技术进行了分类数字水印是将可感知或不可感知的具有特定意义

5、的标记(水印)，利用数字嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、视频等数字产品中，来确定数字产品的所有权或检验数字内容的原始性。数字水印技术可用十版权保护、通信安全、数据认证及访问控制等方面，它是一种十分贴近实际应用的信息隐藏技术。1.3数字水印技术从信号处理的角度看，在载体图像中嵌入数字水印可以视为在强背景(即原始图像)下叠加一个视觉上看不到的弱信号(水印)，由于人的视觉系统(HumanVisualSystem，HVS)分辨率受到一定的限制，只要叠加信号的幅度低于HVS的对比度门限，HVS就无法感觉到信号的存在，因此，通过对载体对象作一定的调整，就有可能在不

6、引起人感知的情况下嵌入一些信息。所有水印系统都包括两个基本的构造模块：水印嵌入模块和水印提取或检测模块。数字水印技术实际上是通过对水印载体媒质的分析、嵌入信息的预处理、信息嵌入点的选择、嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术环节进行合理优化，寻求满足不可感知性、安全可靠性、稳健性等诸条件约束下的最优化设计问题。2.背景知识2.1数字水印的性质在数字水印系统中，隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失，从}fu失去了版权保护的功能，这样就意味着这一系统是失败的。因此数字水印技术必须具有较强的鲁棒性、不可视性和不可检测性等特点。实际上，设计一种能满足所有要求的水

7、印方案是不可能的。我们只能在仔细分析具体的应用后，在这些要求中寻求一个折衷，而且不同的应用对水印性质的定义也是不尽相同的。数字水印系统大致具备以下性质。鲁棒性加入水印的图像在传播过程中必然受到各种有意或无意的干扰，因此，一个数字水印应该能够承受大量的不同的物理和几何失真，包括有意的或无意的攻击(如图像压缩、滤波、A/D与D/A转换、噪声污染、尺寸变化等等)，经过上述攻击后，水印算法仍能从水印图像中提取出嵌入的水印或证明水印的存在。若攻击者试图删除水印，将导致载体的彻底破坏。不可视性水印是不易察觉的。水印技术的首要条件是加入水印的图像和原始图像基本上相同，图像

8、的质量不因水印的加入有明显的改变，否则将影响图像的商