基于MATLAB数字水印技术及应用研究

培训机构 2025年08月02日 21:17 10 sansa2025

1.1 研究背景和意义

　　随着信息化技术的飞速发展，信息媒体的数字化为信息的保存以及传播都提供了非常大的便利，也同时提高了信息表达的效率。然而，随之而来的就是数据的安全性问题。一些个人和团体可能在没有所有者的许可复制和传播版权信息，不法分子借以谋取利益，这大大违反了原始数字作品主人的利益。数字技术本身可以复制和广泛传播的负面影响的特点，信息产业已成为一个健康和可持续发展的日益突出的影响因素。

1.2国内外研究概况

　　人们提出了一种新的信息隐藏的技术以改善传统的数字水印易受攻击的弊端，新型数字水印技术，数字水印技术是目前信息安全领域的一个新的方向，是一种可以保护版权和认证的新技术的开放网络环境下，作者的创意和个人信息的符号由数字水印系统对人是不是一个感知的水印嵌入在多媒体，人们不能从表面上的感知水印的性质，只有经过专门的检测或者计算机软件才可以检测到隐藏其中的数字水印。在多媒体中添加水印的版权拥有者可以建立，认证的多媒体源，识别买家，提供额外的信息的数字内容，以确认所有权认证和跟踪侵权，它在篡改识别，数据跟踪和检测，商业和视频广播，电子商务在互联网和数字媒体服务，医疗成像技术具有非常广阔的应用前景。虽然数字水印技术还处于发展之中，但在不久的将来，数字水印技术的市场将会更加广阔。

2 数字水印技术

2.1 数字水印

　　数字水印是一种永久嵌入在其他数据(主机数据或载波数据)中的数字信号或模式，不影响主机数据的可用性。数字水印是一种信息隐藏技术。其基本思想是在数字产品中嵌入秘密信息，证明产品，保护版权音频和视频、数字图像、数字产品的版权保护、产品证明的真实性和可靠性，机密信息可以是版权标记，用户序列号或产品相关信息。在通常情况下，它是经适当的转化，然后嵌入到数字产品，通常被称为数字水印的变换后的秘密信息

　　通常可以定义水印digital watermarking信号为如下所示：

　　W={wi︳wi∈O，i=0,1,2,…,M−1｝

　　在公式中，M表示水印序列的长度，O表示域值。

　　如视觉或听觉系统的认识。通过隐藏在载体中的信息，您可以确认内容创建者、买家、发送机密信息或确定是否被篡改的载体等。信息隐藏技术方面的重要研究方向之一即是数字水印。从信号处理的角度来看，数字水印被嵌入到载体图像中，它可以被看作是一个弱信号(即水印图像)，在强大的背景(即原始的公众形象)，不能够被看见。

2.2 数字水印技术的特点

　　数字水印技术具有以下特点：

2.2.1 安全性

　　数字水印信息应该是安全的，它是很难被篡改或伪造的，同时，它应该有一个较低的误报率。强调安全性是攻击者知道的一部分或知道的数字水印算法，包括嵌入和提取算法)，对各种攻击的恶意，试图实现不通过嵌入和提取或检测，删除水印，仍然可以保证水印正确，不会被轻易篡改或伪造。同时，我们应该有较低的错误检测率，如果原来的内容变化，数字水印被改变，它可以改变原始数据的检测;当然，数字水印，也对重复添加抵抗强。

2.2.2 可证明性

　　在使用多媒体作品时，水印系统必须能够将允许水印嵌入到受保护的数据中，并且每个水印都可以被独立证明。水印算法可以识别需要保护的数据中被嵌入的信息，也可以在必要的时候再把它又提取出来，还可以对数据保护起到监视和控制作用。

2.2.3隐蔽性

　　也可以被理解为一种智能，数字水印不应该容易被检测出来，而且它不受其他因素的影响，受保护的数据的正常使用，它不会被减少。隐蔽性包含两方面的意思。其一，指视觉、听觉或人类的其他感官上的不可感知性。举个例子来说，虽然嵌入了图像水印信息的图像，但是对于人的视觉系统是感觉不到存在的。这是最理想的图像水印图像应该是完全一样的原始图像，至少人眼不能区分，这是绝大多数的图像数字水印算法应符合要求。其二，统计方法是无法提取水印或确定水印的存在。

2.2.4鲁棒性

　　鲁棒性，一般指的是数字水印必须很难清除。但是，如果仅仅是部分的信息，以及在图像的水印的确切位置是未知的，那么对图像质量的损害会导致图像质量的严重下降。为了提高鲁棒性的经常减少不知觉和水印根据平衡它们之间的具体的鲁棒性和透明性容量成本和实际的水印算法，嵌入水印是一种感知阈下的最优方案。可能的信号处理程序包括信道噪声、滤波、模数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化和有损压缩编码。完整的水印技术保护被嵌入在内容里水印信息是不可见的。如果内容发生了改变，水印信息也将被相应地改变，我们就可以据此辨别原始的数据有没有被篡改。也就是说，当数据被保护后，水印信息可以保持良好的完整性，并可以检测到具有一定正确率。这些可能的攻击包括噪声，滤波，裁剪，旋转和编码。

2.2.5水印容量

　　它是嵌入在不变形的前提下的水印信息。嵌入的水印信息量还有一定的要求，必须充分表达买方的序列号或者说多媒体内容的创作者，从而保护数字财产所有者的合法权益。特别是隐蔽通信工作的特殊性，水印的需求量很大，要求非常严格。

2.3 数字水印的应用领域

　　数字水印认证主要应用于身份证、信用卡、自动取款机等数字水印安全的隐形通信，将广泛应用于国防和情报服务。在各行各业，医学，绘图业，数字图像制作和监控以及多面体的检索等多有应用，数字水印还得到其他方面诸如非常重要的版权保护问题，当今流行大热的电子商务，大型广播广告服务业都相应有所拓展，应用领域会越来越广。

2.3.1 数字作品的知识产权保护

　　版权保护问题是当今公众和相关机构都重点关注的，它很容易修改，并且可以与原来的工作完全一样，所以原来使用了一些严重损坏的工作方式，标志作品和版权，并可见符号可以很容易被篡改。数字水印采用数据隐藏原理，看不见的声音，既不破坏原作品的版权符号，又能达到版权保护的目的。Adobe公司也在其著名的Photoshop软件中，集成了Digimarc公司的数字水印插件。

2.3.2 商务交易中的票据防伪

　　数字水印技术可以提供多种不可见的认证标志，大大增加了伪造的难度。

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