文档介绍：上海交通大学学位论文
基于变换域的数字水印算法研究

摘要
随着计算机技术和网络应用的迅猛发展,人们的日常生活与工作
越来越趋于数字化和网络化。大量私有数据在网络上的传播、网络交
易的日益风行,使传统的版权保护手段和数据安全技术面临极大的挑
战和某些难以克服的困难。数字水印技术正是在这样一种背景下产生
并发展起来的。数字水印技术是通过特定的算法将版权信息嵌入到多
媒体数据中,且不影响原媒体的使用价值,通过专用的检测器可以提
取这些嵌入的信息,从而实现版权保护、篡改检测等应用。
数字水印技术自 20 世纪 90 年代提出至今,已经引起了许多学者
和商业团体的广泛关注,成为国内外研究的热门课题之一。1994 年,
Van Schyndel 等在 ICIP'94 上发表了“A digital watermark”的文章,这
是第一篇在重要会议上发表的关于数字水印的文章。它也是一篇基于
空间域的水印文章,此后若干基于空间域的水印算法相继出现,但是
空域法普遍存在着可嵌入水印的能量不好控制、鲁棒性差等缺点,因
此人们逐渐将水印的嵌入和检测转到变换域上进行。所以本文的主要
工作是研究基于变换域的数字水印算法。
本文以数字图像为研究对象,首先介绍了数字水印的基本原理、
特征、评价标准等基本问题,分析了当前的主流算法:基于 DCT 域
V
上海交通大学学位论文
和 DWT 域的数字水印算法。最后,本文对脊波理论进行了系统的介
绍,并将其运用到数字水印技术中,设计并实现了一种基于脊波变换
的数字水印算法。
本文利用人类视觉特性,设计并实现了一种基于 DCT 变换域的
数字水印算法,该算法依据人眼的视觉特性,通过修改部分中频系数
来实现水印的嵌入,并且在水印检测时不需要原始图像的参与,实验
结果表明该水印算法具有较强的鲁棒性。
小波变换的多分辨多尺度的分析能力,使它成为一个很好的分析
图像的工具。本文利用小波的这一特点,设计并实现了一种基于小波
变换的数字水印算法,该算法将水印信息嵌入到图像小波变换后最高
层的低频近似系数中。实验表明该算法在抗 JPEG 压缩、噪声、滤波
等攻击中都有很强的鲁棒性。
同时本文详细介绍了脊波变换的相关理论知识,并将其运用到数
字水印技术中。脊波变换是针对小波变换的不足而提出的一种新的图
像分析算法,近几年中在图像去噪的研究方面上表现出很强的能力。
本文结合脊波变换的特点,设计并实现了一种基于脊波变换的数字水
印算法。实验表明该算法也具有较强的鲁棒性。
总的来说这三种算法各有所长,在抗 JPEG 压缩攻击方面 DWT
域和 DCT 域的算法具有很强的鲁棒性,但是从抗噪声的方面去考虑,
脊波域算法的鲁棒性更强些。

关键词:数字水印、DCT、DWT、脊波变换
VI
上海交通大学学位论文
RESEARCH ON THE ALGORITHM OF DIGITAL
WATERMARK BASED ON TRANSFORMATION
DOMAIN

ABSTRACT
With the rapid development puter work, the daily life
and work of human beings are ing digitalized worked. A
large number of private data are transformed in the , and electrical
commerce is more and more popular. All these challenge the traditional
method of copyright protection and technology of data security. In this
background, digital watermarking is developed gradually. Digital
watermarking technique is an effective protection technique, which
embeds copyright information into multimedia products in order to
authenticate the ownership or transmit to the available information.
This technique can be traced back to as far as early 1990’s. S