文档介绍：西北师范大学
硕士学位论文
矢量工程图的数字水印研究与实现
姓名:陈玉莲
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:张贵仓
2008-11
中文摘要
摘要
随着的迅速发展,各种各样的数字多媒体信息包括文本、图像、音频、视
频等通过网络广泛传播。同时网上的信息可以被方便地复制和修改,因特网上的侵权问
题变得越来越严重。因此,如何保护作品的版权已经受到人们的广泛重视。为了解决这
个问题,数字水印技术应运而生。同样互联网的迅速发展,为计算机工程图的广泛应用
提供了极大的方便,同时随之带来了工程图的版权保护问题。数字水印技术正成为网络
环境下矢量工程图的版权保护和侵权检测研究的热点。
数字水印技术将特定信息嵌入数字产品中,是一种新型的版权保护机制,借助数字
水印可以证明原创作者对其数字产品的所有权,并作为鉴定、起诉非法侵权的证据。一
般而言,数字水印算法按嵌入域可分为空间域方法和变换域方法。空间域方法比较简单,
但这类方法对于极小的改动都很脆弱。在许多情况下,即使由于有损压缩的很小变化也
能使整个隐藏信息丢失。变换域方法是在宿主图像的重要区域嵌入水印,因而比空间域
方法能够更好地抵抗压缩、剪切和其它一些图像处理操作的攻击。事实上,这类算法不
仅能更好地抵抗各种信号处理操作,而且还保持对人类感观系统的不可感知性。目前主
要有两种变换域方法:一种是使用离散余弦变换,另一种是使用离散小波变换。
数字水印技术在工程图中的应用研究几乎无人问津,本文参考已有的数字水印比较
成熟的算法,将最本质的、极富版权意义的二值图像作为水印嵌入到矢量工程图中,实
现保护矢量工程的知识产权。算法基于 ObjectARX 技术,取出原始工程图的直线实体
顶点坐标进行分组、排序,通过离散小波变换将其分解成不同空间和频率上的复值系数,
然后将水印嵌入到小波系数的幅值中。检测时以之与被测图数据比较,计算相关系数,
判断水印有无。实验结果表明,该算法在保证完美透明性的前提下,具备相当的健壮性。
本文主要研究工作及创新如下:
1、分析了数字水印技术的提出背景和研究意义、国内外关于数字水印的研究现状;
介绍了数字水印的概念、基本特性、分类和数字水印系统的通用模型,以及典型的数字
水印嵌入与提取算法,分析了数字水印的攻击方法及衡量指标,最后分析了数字水印的
应用领域。
2、综述了矢量图数字水印技术的研究现状,并重点介绍了矢量图数字水印的基本
概念、分类方法、典型算法和攻击手段。概述了目前国内外针对矢量工程图水印技术所
做的相关工作,分析了矢量工程图在数据表示及使用方式上的特点、矢量工程图嵌入数
字水印的要求以及矢量工程图数据信息冗余的类型;按空域、变换域及参数变换分类方

I
西北师范大学硕士学位论文

法,概括了目前典型的针对矢量工程图数据的数字水印算法,讨论了其优缺点。
3、对小波变换的理论进行研究,介绍了小波的定义和小波变换的基本原理,包括
连续小波变换和离散小波变换(DWT),分析了小波多分辨率分析思想,并且给出了图像
小波变换的基本原理和方法,分析了小波变换在数字水印中的应用和它的优点。分析小
波各级系数的方法。通过对小波分解后的各个子图像的能量、均值、方差的比较,得出
小波图像各个子带重要性顺序。并分析了图像离散余弦变换后的能量图,找出水印最佳
嵌入位置。本文详细分析了相关的技术之外,提供了一些基本原理和基本方法,为 DWT
和统计水印在矢量图中的应用提供了理论上可行的解决方案。
。特别是对 Arnold 变换做了深入研究,并计算出了
不同阶数下二维 Arnold 变换的周期。
5、引入了统计水印概念,针对矢量工程图的特点,提出了比现有特征水印算法更
优的基于 DWT 的矢量工程图水印算法,与传统的利用特征参数的算法相比,这种算法
更快捷、实用和直观。通过对矢量工程图的特点及表示形式、存储结构进行分析,可以
发现工程图中大量存在直线实体,在其坐标集合中加水印是一个可行的方案,可以通过
对描述直线实体的坐标做微小的扰动,在不影响数据精度的前提下来达到隐藏信息的目
的。基于此,根据工程图的特点,本文设计了基于统计特性的数字水印添加技术,实现
矢量工程图的版权保护,并且为了增加系统的安全性,首先对水印信息进行置乱操作,
然后再把置乱后的水印嵌入到工程图中。具体嵌入时,首先按照将矢量工程图中广泛存
在的直线的顶点坐标提取出来进行分组、排序,通过 DWT 将其分解成不同空间和频率
上的复值系数,然后将水印嵌入到小波系数的幅值中。实验证明该算法具有良好的不可
感知性和较强的鲁棒