鲁棒数字水印算法的研究和比较

农业工程学院毕业论文鲁棒数字水印算法的研究和比较姓名院（系）信息学院专业班级电子信息工程（通信工程）044班学号指导教师职称讲师论文答辩日期2008年4月19日农业工程学院教务处制学生承诺书本人郑重承诺此论文是在老师的指导下独立完成的，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。相关文献的引用已在论文中作了明确的说明。论文与资料若有不实之处，本人愿意承担责任。特此声明签名_日期_摘要本文讨论两种算法，第一种是基本LSB（LEASTSIGNIFICANTBIT）最低有效位算法。如果用8比特的二进制来表示灰度图像的每一个像素值，所有像素的最低位构成的位平面显现随机性，而且改变最低位不会对视觉效果产生明显影G2721。G3252此G13783G15397用G8712G2372G1461G5699G11464G6521G1207G7379G6980G4395图像的最低位。第二算法是基G1122G4579G8886变G6454G6980G4395图像G8712G2372G11462算法。G1820G4570G17745G1319图像进G15904G4579G8886变G6454G727G1038了G1457G16789G8712G2372图像的不G2499G16277性，G17885G6333G4570G8712G2372G4896G1849G2052G20652G20069G2010G18339。在G4896G1849G8712G2372图像G7114，本算法用G2052了G6205G20069G6228G7427的G5617G5831，G4896G1849的G5194不是G8712G2372G5219G2027本G17535，而是G7693G6466G4506G19065KEY生成的随机G5219G2027。G17902过G16757算相关度实现不G1363用G2419G17745G1319图像G4613G14033G6564G2474G8712G2372的G11462算法。实现对两种算法G1260G13582G9869和G5224用的G3342G2524的比G17751。而且G17902过G1235G11507实G20576G13479果对比，讨论两种算法的对G1972种G6927G1999的G6281G6251G14033G2159。关键词G6980G4395图像G8712G2372LSBG4579G8886变G6454G6205G20069G6228G7427目录G20G3G3G2081G16340G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G3G20G17G20G3G3本G16850G20076研究的G13984G7235G2462意G1053G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G3G20G17G21G3G3G6980G4395图像G8712G2372的发G4649G2394G2502G2462其发G4649G17247G2195G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G3G20G17G21G17G20G3G3G6980G4395图像G8712G2372的研究G2394G2502G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G3G20G17G21G17G21G3G3发G4649G17247G2195G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G22G3G20G17G22G3G3论文G13464G13467G2462G6984G1319G4445G6502G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G22G3G21G3G3G6980G4395图像的G8712G2372G6228G7427研究G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G23G3G21G17G20G3G3G6980G4395图像G8712G2372G6228G7427G2462其G17902用G8181G3423G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G23G3G21G17G21G3G3G6980G4395图像G8712G2372的基本特G5461G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G25G3G21G17G22G3G3G6980G4395图像G8712G2372的性G14033G2010G7524G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G27G3G21G17G23G3G3G6980G4395图像G8712G2372的G5224用G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G28G3G21G17G24G3G3G4579G13479G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G28G3G22G3G3G47G54G37G8712G2372算法与基G1122G4579G8886变G6454的G6205G20069G8712G2372算法G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G28G3G22G17G20G3G3G47G54G37G8712G2372算法G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G28G3G22G17G21G3G3G4579G8886的G4462G1053G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G20G3G22G17G21G17G20G3G3G4579G8886G2001G6980G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G20G3G22G17G21G17G21G3G3G17842G13505G4579G8886变G6454G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G20G3G22G17G22G3G3G12175G6967G4579G8886变G6454G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G3G20G21G3G22G17G22G17G20G3G3G12175G6967G4579G8886G2001G6980G3G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G1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G15904非法G2115本。G6454G16340之，G4506码G6228G7427G2494G14033G1457护传输中的内容，内容一G7098被解G4506G4613不G1889G1867有G1457护作用了。G1038了解决G4506码G6228G7427在G6980G6466G1457护方面的不G17287，一种新的有效的G6980G4395版权G1457护和G6980G6466G4445全G13512护G6228G7427G6980G4395G8712G2372G6228G7427得G2052了发G4649。与G19058G12092G8712G2372G12879G1296，这是一种G4570特G8542的不G2499G16277标G16772，G2045用G6980G4395内G4896的方法G4896G1849在G6980G4395媒G1319（图像，声音，文G7735和视G20069等）中，它G2499以用G1122G16789明G2419G2031作者对其作品的所有权，G5194作G1038鉴G4462，G17227G16797非法侵权的G16789G6466，同G7114G2499以G17902过对G8712G2372的G7828G8991和G2010G7524G1457G16789G6980G4395G1461G5699的完G6984性，从而成G1038知识产权G1457护和G6980G4395多媒G1319G19462伪的有效G6175G8585。12数字图像水印的发展历史及其发展趋势121数字图像水印的研究历史1954年，出现了第一个与G256G6980G4395G8712G2372G257方法G12879G1296的G6228G7427实G13751。G5415G7114，G13666国MUZACG1856G2508的EMILHEMBROOKEG11015G16843了一G20045G2529G1038“IDENTIFICATIONOFSOUNDANDLIKESIGNALS”的G999G2045。G16825G999G2045G6563G17860了一种G4570标识码不G2499G5875知地G4896G1849G2052音G1060中而G16789明所有权的方法。这是G17816G1182G10382G8502所知G17959的最G7101的G11017G4388G8712G2372G6228G7427。此后，一G1135G8712G2372G6228G7427被G6564出G5194G7693G6466不同的G5224用而得以发G4649。但是，G11464G205220G1002G1343890年G1207G2033G7411G7427G16833G256G6980G4395G8712G2372G257G6177G11507G8503G8981G15904G17227来。G7101G7411的G6980G4395G8712G2372算法G1039要在G12366域实现，而且G3835都G19036对图像进G15904研究。1993年，TIRKEL等1发表了一G12699文G12468，他们G20330G1820G6564出G11017G4388G8712G2372的说法，而随后发表的G2490一G12699文G12468G2029G8503G5347G6564出了G256G6980G4395G8712G2372G257这一G8022G5577。G5415G7114，他们已G13475意识G2052G6980G4395G8712G2372的重要性，指出了一G1135G2499G14033的G5224用，G5194G19036对灰度图像G6564出了两种在图像的最低有效位中G9167加G8712G2372的方G7708。上G17860最低有效位方法比G17751G12628单易G15904，但是G16825方法的最G3835G13582G19531在G1122G8712G2372的G21077G7846性很G5058。对G4896G1849G8712G2372的图像进G15904常G16277的G6365比G1375G13565G6930、中值G9400G8886等G7234G17902处G10714G6817作后，G8712G2372G4613G7092法G8503确G6564G2474。G1038了G6564G20652G8712G2372的G21077G7846性，90年G1207COX1等人G6564出了一种基G1122G6205G20069G17902G1461的G5617G5831，G4570G8712G2372G4896G1849G2052图像G5875知上最重要的G20069域G3252G4388中的G8712G2372方G7708。他们G17902过G2045用G12175G6967G1325G5370变G6454DCT（DISCRETECOSINETRANSFORM）G6228G7427G2533图像中G9167加标G16772，以G6564G20652G8712G2372对图像处G10714的G21077G7846性。实G20576G13479果表明，G16825方G7708对G2520种G7234G17902图像处G10714G6817作，如G6365比G1375G13565G6930、JPEG（JOINTPHOTOGRAHICEXPERTSGROUP）G2399G13565、G6250G2172和G16021G2110等G1867有很G3921的G21077G7846性。G10990G14279在图像G13475过G6183G2372、复G2372G2462G6207G6563等处G10714后，G8712G2372G1185然G14033G3827被G5686复出来。这G12699文献同G7114指出，G6205G20069方G7708还G2499G5224用G1122音G20069和视G20069的G6980G4395G8712G2372G6228G7427中，但G5194G7422进G15904实G20576。COX方G7708G5061G13475成G1038G6980G4395G8712G2372G6228G7427中一个比G17751G13475G1868的方G7708，但其也存在一G1135G13582G19531，其中最重要的一G9869G4613是G8712G2372的G6564G2474过程G5529G20047有G2419始图像的参与，即它不是G11462G8712G2372方G7708。后来PITAS1G6564出了一种G11462G8712G2372方G7708。G16825方G7708G4570灰度图像I的像素G19610G2022G2010成随机G17885G6333的两个G1867有相同像素个G6980的G4388G19610G2524A和B，G1563设G2022G2010方法G1038S，G4570一个G4579的G8503G6980K加G2052G4388G19610G2524A中的每一个像素值上，生成G4896G1849G8712G2372的图像。G1038了G7828G8991图像I中是G2554含有G8712G2372，G2045用同样的G2022G2010方法S，G4570IG2022G2010成G4388G19610G2524A和B，G2010别G16757算A和B中像素的平G3355像素值AP和BP，G16757算ABKPP，如果KK，G2029说明图像I中含有G8712G2372，G2554G2029G4613不含G8712G2372。这是G3252G1038S是随机G2022G2010的，对G1122不含G8712G2372的图像G5224有0K。G16825算法是G11462G8712G2372算法的一个G1207表，但很明显，G16825算法是一种G12366G19400域算法，它的G21077G7846性有G5465进一G8505G6564G20652。其后有一G1135研究人G2604在这一算法基G11796上进G15904过改进研究2。其中有G1207表性的是VOYATZIS等G4570G9163G8800的方法引G1849G2052G6980G4395G8712G2372算法中，G1363得算法的G21077G7846性进一G8505G6564G20652，但是算法G1185然G4628G19492G1122G12366G19400域。KUNDUR等2G6564出了一种基G1122G12175G6967G4579G8886变G6454DWTSCRETEWAVELETTRANSFORM的G8712G2372算法，G17902过G1474改DWT系G6980来G4896G1849G8712G2372，G5194且G6564出了G1363用易G11874G8712G2372对图像所G13475G2475的处G10714进G15904G1284G16757，进而G73683有效地对G8712G2372进G15904G7828G8991。在有关G1461G5699G4445全的国际会G16770和G2014G10301上也G13475常G2499以G16277G2052相关领域的论文和报告。G2499以说G6980G4395图像G8712G2372G6228G7427已成G1038G5415G2081G1461G5699科学G2081沿中的一个新颖且G1867有广泛G5224用G2081G7235的研究热G9869。122发展趋势尽管在G8712G2372发G4649过程中出现了G3921多研究成果，但G6980G4395G8712G2372G6228G7427G1185然是一个不成熟的研究领域，还有许多有意G1053的工作要完成。一方面，我们相G1461即G4570出现令G8712G2372研究界G1038之振奋的重要研究成果G727G2490一方面，虽然尚G7422看G2052这一领域的突破性进G4649，但是这G1135重要的研究G13479果会推进G8712G2372在G7368G3835的范围内的G5224用，值得我们深G1849研究下去。G6980G4395G8712G2372G6228G7427的现状和G7422来的发G4649G17247G2195如下G20330G1820，含辅助G1461G5699的G8712G2372G6228G7427的出现是G6980G4395G8712G2372领域的一G3835进G8505。然而，含辅助G1461G5699的G4896G1849所采用的编码虽G14033满G17287G16757算效率，但对G3835尺度变G6454不G3827G21077G7846，还需要深G1849研究，以寻找既有G16757算效率又有G21077G7846性的编码。其次，尽管G3921多论文都阐G17860了G2520种G2520样的算法，但还没有找G2052既G14033满G17287G1457G11507度又G14033满G17287G21077G7846性要求的最佳的G8712G2372G4896G1849方法。我们G7411G5465这一研究领域硕果累累。G1889者，G11462G7828G8991器的G1972何和G7114G19400失G11507问G20076依然是没有解决的难G9869。不过，研究者已G13475G6564出了许多不同的处G10714方法，G5194G2474得了一G4462的进G4649。虽G1185有不G17287，但对这一领域的深G1849研究显然会G6564G20652系统的G21077G7846性。最后，虽然G5194非所有的G8712G2372都有G4445全性要求，尤其是对G1122那G1135没有敌G6175G6927G1999的G5224用，而且G3835部G2010商业G5224用也G2494有G3921低的G4445全性要求。但设G16757既G14033允许G1856开G7828G8991器G7828G8991G8712G2372又G14033G19462G8502敌G6175去除G8712G2372的G8712G2372系统依然是一个开G6930的研究G16850G20076。众多研究者都在努G2159，希望设G16757出一个G4445全G17902用的G8712G2372系统，但现有的G8712G2372系统还G3921容易G2475G2052G6927G1999。G14033G2554实现这样的系统值得G7411G5465。此外，G6980G4395G8712G2372G6228G7427在G2520个领域的进一G8505G5224用也是G3921多研究者关注的焦G9869之一，尤其是产业界的学者，我们G7411G5465G6980G4395G8712G2372G6228G7427G14033G3827在G7368多的领域得G2052G5224用。13论文组织及整体安排本文讨论两种G8712G2372算法，G2010别是LSBG8712G2372算法和基G1122G4579G8886变G6454的G6205G20069G8712G2372算法。G1038了尽G18339G1363论文的内容丰富而又不失严谨，现G4570论文作G4445G6502如下。本文第二部G2010G1038图像G8712G2372G6228G7427G2462其G10714论基G11796。介绍了G6980G4395图像G8712G2372G6228G7427G2462实现G7114所G17902用的G8181G3423，基本特G5461，G6980G4395图像G8712G2372的性G14033G2010G7524，G1363读者对G6980G4395图像G8712G2372进一G8505了解。4最后，对G6980G4395图像G8712G2372的G5224用进G15904了介绍。第三部G2010G1038介绍两种算法的G2419G10714。G1820介绍LSB算法，由G1122此算法G17751G1038G12628单，所以占的片幅G17751少。第二种算法是基G1122G4579G8886变G6454的G6205G20069G8712G2372算法，由G1122此算法涉G2462G2052G4579G8886变G6454和G6205G20069这两种G6228G7427，G3252此有G5529要G1820对这两种G6228G7427进G15904阐G17860，最后介绍G8712G2372G4896G1849和G7828G8991算法。第四部G2010G1038G4570两种算法进G15904比G17751，比G17751两者的G1260G13582G9869，G2520自G5224用的G3342G2524。第五部G2010进G15904实G20576G13479果对比，比G17751两种算法的对G1972种G6927G1999的G6281G6251G14033G2159。最后对在本次论文过程中所学习G2052的知识进G15904G12628要G5647G13479。2数字图像的水印技术研究21数字图像水印技术及其通用模型所谓G6980G4395图像G8712G23723，是G4896在G6980G4395产品中的G6980G4395G1461号，以图像作G1038标G16772、标识的G1461G5699。它的存在是以不破坏G2419G6980G6466的欣赏价值和G1363用价值G1038G2419G2029。如果没有G21077G7846性的要求，G8712G2372与G1461G5699隐藏G6228G7427的处G10714本质上是完全一致的。G6980G4395G8712G2372G6228G7427是指G2045用G6980G4395产品的G1461G5699冗G1325性，从图像处G10714的角度看，G4896G1849G8712G2372G1461号G2499以视G1038在强G13984G7235下叠加一个弱G1461号，G2494要叠加的G8712G2372G1461号强度低G1122人G12879视觉系统的对比度门G19492，G4613G7092法G5875觉G2052G1461号的存在。对比度门G19492G2475视觉系统的G12366G19400、G7114G19400和G20069率特性的影G2721。G3252此，G17902过对G2419始图像作一G4462的调G6984，有G2499G14033在不改变视觉效果的情况下G4896G1849一G1135G1461G5699。从G6980G4395G17902G1461的角度看3，G8712G2372G4896G1849G2499G10714解G1038在一个宽带G1461G17959G17745G1319图像上用G6205G20069G17902G1461G6228G7427传输一个窄带G1461号（G8712G2372G1461号。尽管G8712G2372G1461号G1867有一G4462的G14033G18339，但G2010布G2052G1461G17959中任G20069率上的G14033G18339是难以G6564G2474G7828G8991G2052的。G8712G2372的G6564G2474和G7828G8991G2029是一个有噪G1461G17959中弱G1461号的G6564G2474G7828G8991问G20076。设G17745G1319图像G1038I，G8712G2372G1461号G1038W，G4506G19065G1038K，G2029G8712G2372G4896G1849G2499用如下G1856G5347来G6563G17860,WIFIWK（1）G5347中F表示G8712G2372G4896G1849算法。G8712G2372的G4896G1849过程如图1所示。5有两种常用的G4896G1849方G5347WIIIVVW（2）1WIIIVVW（3）A1A0A3IVA3WIVG2010别表示G17745G1319图像像素和G4896G1849G8712G2372的图像像素。WG1038G8712G2372G1461号G2010G18339，0IKG727G1038强度G3252G4388。在不G2499G5875知的G2081G6564下，尽G2499G14033G6564G20652G4896G1849G8712G2372的强度，的G17885G6333G5529G20047G13783G15397图像的性质和视觉系统的特性。图2、图3是G8712G2372G6564G2474与G7828G8991框图。图中的虚线框部G2010表示在G6564G2474或