论文开题报告——数字水印系统设计(彩色图像水印).docx

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论文开题报告——数字水印系统设计（彩色图像水印）

论文开题报告——数字水印系统设计（彩色图像水印）发表时间:

2013-5-:

10:

20

论文开题报告

——数字水印系统设计（彩色图像水印）

一、选题依据1、选题的意义数字水印技术主要用于保护数字产品的版权及其真实性和完整性。

它是当前多媒体信息安全研究领域发展最快的一门新兴学科，也是倍受各界关注的应用技术之一。

水印技术之所以成为热门话题，是因为它与其他技术相比有三个不同的地方。

一是它的不可感知性，即嵌入的水印没有使原始图像的质量明显下降，不影响人类视觉系统对原始图像的感知效果。

这点与钞票水印相类似，通常在感觉上不可见。

如果人们在灯光下观察百元人民币将会看到水印显现，这是在钞票制作过程中直接嵌入到纸币中的，不影响原始图像的视觉效果。

二是它的不可擦除性，既水印具有抵抗任何企图破坏水印行为的能力，如抵抗各种常用的信号处理、压缩和解压、各种攻击（非授权嵌入、非授权去除和非授权检测）导致作品质量的降低。

此外，当作品作为展品展示或转为其他格式时，水印与所嵌入的作品不能分离。

三是它的可检测性。

对于作品的所有者来说，很容易从作品中提取和检测水印，并可通过对作品中水印的观察获得该作品所经历的所有变化信息，从而达到验证身份和版权保护的目的。

数字水印技术涉及到了信号和图像处理、数字通信、计算机科学和网络、编码理论、密码学、概率论和随机理论、算法设计、检测理论等多种学科的思想、理论和技术，从学术研究和应用前景来看，进行数字水印技术的研究有着极其重要的学术意义和经济意义。

数字水印（Digital Watermarking）技术是将一些标识信息（即数字水印）嵌入数字载体（包括文本、图像、音频、视频等）当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。

通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者或判断载体是否被篡改等目的。

数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。

根据数字水印的定义和版权保护的需要，数字水印应该具有以下几个特征：

①安全性：

数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率；②隐蔽性：

数字水印应是不可知觉的，嵌入进行划分，其Fourier变换的相位变化并不影响函数的大小，这是多尺度分析思想的最早来源。

1946年Gabor提出的加窗Fourier变换（或称短时Fourier变换）对弥补Fourier变换的不足起到了一定的作用，但并没有彻底解决这个问题。

后来，Calderon,Zy gmund,St ern和

Weiss等人将L-P理论推广到高维，并建立了奇异积分算子理论，1965年，Coifmann提出了再生公式，1974年，Coif nann对一维HP空间和高维Hp空间给出了原子分解，1975年

Calderon用他早先提出的再生公式给出了抛物型H，的原子分解，这一公式现在己成为许多函数分解的出发点，它的离散形式已接近小波展开。

此后，许多数学家为了各种不同的目的，给出了各类函数空间上的“原子分解”、“分子分解”、“拟正交分解”、“弱正交分解”、“框架分解”等。

1976年，Peetre在用L-P方法给出Besov空间统一描述的同时，引人了Besov空间的一组基，其展开系数的大小刻画了Besov本身：

1981年，Stromberg通过对Haar正交基的改进，引入了Sobolev空间H的正交基，这些工作为小波分析奠定了基础。

1981年，法国地质物理学家Morlet在分析地质数据时基于群论首先提出了小波分析

（Waveletan alysis）这一概念，Morlet最初提出的是形状不变的小波（Waveletofconstantsh ape），因为在分析函数（信号）时，加窗Fourier变换并不具有形状不变性。

Morlet方法所取得数值分析的成功不仅激发Morlet本人对小波分析进行深入研究，而且也大大鼓舞了法国理论物理学家Grossmann.于是他们携手共同研究小波理论。

1985年，法国大数学家Meyer首次提出光滑的小波正交基，后来称为Meyer基，对小波理论作出了重要贡献。

1986年，Meyer

及其学生Lemari。

提出了多尺度分析的思想。

1988年，数学家Daubechies提出了具有紧支集光滑正交小波基一Daubechies基，现在人们借助Daubechies基和Mallat算法可从事广泛的应用研究。

后来，信号分析专家Mall则提出了多分辨分析的概念，给出了构造正交小波基的一般方法，因为在这以前人们构造的正交小波基都带有高度技巧性和不可模仿性。

多分辨分析概念是小波理论最基本的概念之一。

最常用的多分辨分析有两大类。

一类是时间有限的多分辨分析，另一类是样条多分辨分析。

正变样条小波是最早构造出的小波函数（除Haar

小波之外）。

多分辨分析原理与人类的视觉和听觉方式十分接近。

Mallat受金字塔算法的启发，以多分辨率分析为基础提出了著名的快速小波算法一Mallat算法（FWT），这是小波理论突破性的成果，其作用和地位相当于Fourier分析中的FFT.Mallat算法的提出宣告小波从理论研究走向宽广的应用研究。

从公开发表的文献看，国际上在数字水印方面的研究开始于1993年，由Trikel等人最先提出。

Van Schyndel在ICIP 94上发表了题为“A digital watermark”的文章，它是

第一篇在重要会议上发表的关于数字水印的文章。

虽然数字水印技术提出时间不长，但目前已有欧美的一些著名大学、知名企业和研究机构，如美国MIT、Purdeu大学、英国剑桥大学、德国ErlangenNuremberg大学、NEC研究所、

IBM研究所等都投入相当大的人力和物力，致力于该项技术的研究，并取得了一些成果。

IEEE、SPIE等许多国际知名学会在相关期刊和杂志都组织了数字水印的技术专刊或专题新闻报道刊登信息隐藏和数字水印方面的文章和研究成果，此外还设立了信息隐藏和数字水印工作组，定期召开学术研讨会对数字水印技术进行学术交流与合作。

国外的信息隐藏学术研讨会开始于1996年，迄今为止己经举行了四届。

这些会议的举行，大大增加了研究人员彼此间的交流，促进了数字水印技术研究的蓬勃发展。

国外关于数字水印技术研究的文献甚丰，从1997年起，国际上每年都有数以百计的有关数字水印的文章和研究成果在各种会议和期刊发表，这些都为数字水印技术的发展和推广起到了推波助澜的作用。

随着国内互联网的迅猛发展，信息隐藏技术在我国也引起了专家和学者的高度重视，目前国内有许多高等学校和科研院所都开始了对这项技术的研究，如清华大学、北方工业大学、上海交通大学、天津大学、中国科技大学等，并且在理论上己经取得了许多可喜的成就，许多研究人员以各种不同的形式发表了自己的研究成果，对这项技术的研究提出了许多独到的见解。

此外，我国科研人员也十分注重学术交流，先后于1999年12月 、2000年6月和2000

年9月召开了三次信息隐藏学术研讨会。

从这些会议反映的情况上看，我国相关学术领域的研究与世界水平相差不远，而且有自己独特的研究思路。

从公开发表的文献来看，近年来,数字水印算法的研究热点主要集中在不可见鲁棒数字图像水印技术的研究上,不同专业领域的研究人员从不同角度提出了许多不可见鲁棒水印算法。

又由于变换域水印嵌入方法使得嵌入的水印信号能量可以分布到空域的所有像素上，有利于保证水印的不可见性和鲁棒性的提高，因而，基于变换域的水印算法是当前研究的主流和热点。

对数字媒体的应用来说，数字图像是一个重要的应用领域，而其中彩色图像应用又占据主导地位，因此许多学者对彩色数字图像中加入水印信息的方法进行了不断的研究和探索。

M.Kutter等提出由于人眼对彩色图像中的R、G、B分量中的蓝色分量B有低的敏感性，所以将水印信息利用扩频技术嵌入到蓝色分量中，这样可以较好的隐藏水印信息, 但是这种方法没有充分利用载体图像的特征，嵌入的水印信息量较少。

Piva等提出基于人眼对光谱的敏感程度来确定嵌入到彩色图像中的水印的强度，该方法利用扩频技术将水印按不同的强度嵌入在R、G、B三分量的DCT域中，实验结果表明水印嵌入位置不仅仅局限于彩色图像的蓝色分量B，只要嵌入强度合适，在R和G分量中嵌入水印信息不会影响载体图像的质量，同样能够保证水印不可见性。

在我国也有学者提出了一些方案，李金等提出了基于二维小波变换的彩色图像算法，算法应用了小波变换，计算量小，同时具有较好的抗压缩能力。

江波、李峰等提出了一种基于DWT和HVS的彩色图像数字水印算法，引入了人眼视觉模型来调节水印的嵌入强度。

该算法首先对小波变换后的图形块分类，依据纹理特性将图形块划分为复杂纹理和平滑纹理两类，再结合亮度特性对不同类的图形块以不同的强度嵌入水印信息，使得水印嵌入强度能够依据原始彩色图像的内容自适应调节，但该方法对于块的分类较为粗糙，没有充分考虑到人眼对于彩色图像边缘的变化更为敏感，对于边缘区应区别对待。

另外，大多数算法集中讨论水印的嵌入过程，而对于水印的提取方法很少问津。

二、研究的目标、方案1、研究的内容

（1）.》）