文档介绍：基于离散余弦变换的数字图像水印技术

(信息工程学院,计算机系,计算机科学与技术专业李超)
(学号:2000131059)

内容摘要:本文研究基于离散余弦变换(DCT)的数字图像水印算法。本算法将数字图
像进行分块,将空域的象素分成 8×8 的小块,然后将每一个小块进行 DCT 变换,然后将数
字水印的灰度值嵌入到每一个小块的中频系数中,然后再分别对每一个小块进行逆离散余弦
变换(IDCT),形成嵌有水印的数字图像,实验表明,基于分块的 DCT 数字图像水印对 JPEG
图像压缩有很好的鲁棒性,对剪切、旋转、移位有一定的抗攻击能力。
关键词:数字水印;分块 DCT 变换;鲁棒性;安全性
教师点评:随着数字音像制品的商品化以及使用的普及,数字音像制品的版权问题受到
广泛关注,已成为该领域近年来研究的热点问题之一。数字水印技术是实现数字音像制品版
权保护的有效途径之一,因此,本文研究能够紧跟当前热点。本文利用离散余弦变换(DCT)
实现了数字图像的水印嵌入,并对该方法的抗攻击能力进行了实验,得出了初步的结论,研
究具有一定的意义,希望该方面的研究能够进一步深入下去。(点评教师:黄培之,副教授)

1、引言
随着全球多媒体网络的迅速普及与发展,数字媒体以其易储存、复制和发布的优点正迅
速取代传统的仿真媒体。由于数字媒体易伪造和修改,使得数字产品在全球的传播中出现了
一个很严峻的问题——版权保护问题。近年来,信息隐藏与数字产品的加密以进行知识产权
保护方面的应用得到了前所未有的关注。

2、数字水印的应用和特征
与传统水印相比,数字水印应满足以下几个特征:
I. 不可见性(Invisibility):嵌入数字水印的图像与原图相比,应没有明显的失真,即从人
的视觉上看起来都是一样的。由于人的视觉系统(Human Visual System ,HVS)所固有
的分辨率特性,数字水印应利用这种特性实现数字水印在多媒体产品中的不可见性。
II. 鲁棒性(Robustness,又称稳健性):数字水印必须对各种正常和不正常的图像处理操作具
备鲁棒性,如数字滤波、JPEG 压缩、加性噪声、几何失真和模数转换等情况。在保证
产品质量的情况下,如果遇到企图破坏水印的攻击,在水印遭到破坏后,产品将失去其
使用价值。试验表明,在各种图像处理操作中,有损压缩对数字水印的鲁棒性攻击较大,
因此数字水印在嵌入和提取过程中必须利用各种有损压缩的特点来寻求获得最大的鲁
棒性。目前,有损压缩主要是基于 JPEG 和 MPEG 标准。一般 JPEG 标准是利用离散余
弦变换(DCT)来实现图像的有损压缩的,所以大部分的数字水印技术是基于 DCT 的。
当前 JPEG2000 的标准是基于小波变换的,因此基于小波的数字水印技术是今后的重要
发展方向。
III. 识别性能(Distinguishability):必须有易区分和鉴别不同水印的性能。
IV. 安全性(Sercurity)。未经授权的个体不得阅读和修改水印,理想的情况是未经授权的客
户将不能检测到产品中是否有水印的存在。
实际上,数字水印应该具有的性质在很大程度上取决于其具体的应用范围。

3、数