数字水印的设计与实现
数字水印系统
四、系统实现
基于混沌与细胞自动 机算法的数字水印检 测功能
1 利用原始图像产生实际 细胞水印模板矩阵
2
提取的细胞水印模板= （待测图像DCT矩阵-原 始图像DCT矩阵） /alpha
3
实际细胞水印模板矩阵 与提取的细胞水印模板 矩阵做相关性检测
根据阈值判断待测图像 中是否含有水印
四、系统实现 数字水印系统
数字水印的设计与实现
1
一、课题背景及研究意义
❖ 我们已经进入了二十一世纪的数字化时代。人们习惯于通过互联网随时随地地将自己的 照片、图像、等数据上传发布。又由于互联网快速便捷的特性，这些原创或者商用作品 容易被有意无意的篡改。数字产品的版权，完整性，有效性得不到保证。
❖ 本系统主要设计了基于LSB算法和基于混沌细胞自动机算法的数字水印的嵌入、提取/检 测两大主要功能。方便用户能够根据自己的需要将自己的图像作品嵌入数字水印，并能 够加以检测，甚至抵抗一定程度的简单攻击。在一定程度上遏止侵犯原创权的行为。
四、系统实现
实 验 序算 号法
LS 1B
LS 2B
LS 3B
LS 4B
LS 5B
LS 6B
LS 7B
LS 8B
LS 9B
攻击类 型
1/16剪 切
攻击次 数
1
1/8剪切 1
随机剪
切
10
随机剪
切
20
随机剪
切
30
上平移 1
下平移 1
左平移 1
右平移 1
实验结 果
100% 提取
有损提 取
有损提 取
有损提 取
LSB水印模块
平移攻击 嵌入 提取
随机剪切 1/8剪切 1/16剪切 四周剪切 上平移 下平移 左平移 右平移
CELL水印图像模块
嵌入 检测
数字水印系统
四、系统实现 基于LSB算法数字水印
嵌入水印时，将原始 图片亮度值每一字节 的最低位赋值为前7位 与隐藏信息的异或。
提取水印时，将待测 图像每个字节的8位亮 度值异或，即得到隐 藏信息的消息串，整 合后得到嵌入的水印 图像。
将细胞水印模板嵌入原 始图像亮度值DCT域 将watermark矩阵赋值为
temp矩阵中除最外层一圈
随机序Y 列整合成随机矩边界的值 阵 将temp矩阵第0行除头尾两值以外
赋值为原Rand矩阵最后一行的值
E（image） =IDCT(DCT(image)+al
经过基于投票规则的细 将temp矩阵最后1行除头尾两值以 外赋值为原Rand矩阵第0行的值
上平移 上平移 上平移 下平移 下平移
攻击次
数
实验结果
1
含有水印
1
含有水印
10 含有水印
20 含有水印
30 含有水印
未检测出水
50
印
10 含有水印
20 含有水印
未检测出水
30
印
10 含有水印 20 数字水含印有系水统印
五、总结
在数字水印系统设计与实现的过程中，我遇到了不少的难题。其中一些是因为缺少编 程经验而出现的简单错误，例如开始编程时出现的堆栈溢出问题，导致系统执行时的 不断崩溃，最终修改所有静态数组为动态分配而解决该问题。而其中也有一些是因为 算法的理解错误，导致系统的运行得不到预期的效果。这些最终通过自己的钻研和老 师、同学的帮助得到绝大部分的解决，这对我在编程有一定的帮助和积累经验作用。
Temp[Nh+1][0]=temp[1][Nw]; Temp[0][Nw+1]=temp[Nh][1];
在temp矩阵中从左到右、从上到下依次取行数等于Nh列 数等于Nw的值分别赋值给Cell1—Cell9 9个细胞矩阵
将9个细胞矩阵中的值相加，大于4时取1否则取 0，得到矩阵charge
将temp矩阵除最外一圈边界赋值为charge矩阵的值 m++
pha*WaterMark)
将te胞mp矩自阵第动0列除机头尾变两化值以产外 生细胞 水印模板矩阵 赋值为原Rand矩阵最后1列的值
DCT离散余弦变换
将teWmp矩a阵t最e后r1M列除a头r尾k两。值以 外赋值为原Rand矩阵第0列的值
Temp[0][0]=temp[Nh][Nw]; Temp[Nh+1][Nw+1]=temp[1][1];
数字水印系统
二、关键技术及理论基础
密钥 水印信息 原始数据
密钥 水印载体数据
原始数据
水印嵌入算法
水印载体数据
水印提取算法
水印提取或存在与 否的二值判断
嵌入与检测数字水印工作 模型
数字水印系统
三、系统设计
系 统 功 能 图
数 字 水 印 系 统
文件管理模块 攻击模块
新建 打开 保存 另存为 剪切攻击
无法提 取
无法提 取
无法提 取
无法提 取
无法提 取
序
号 实验算法
混沌与细胞自
1
动机
混沌与细胞自
2
动机
混沌与细胞自
3
动机
混沌与细胞自
4
动机
混沌与细胞自
5
动机
混沌与细胞自
6动机混沌与细源自自7动机混沌与细胞自
8
动机
混沌与细胞自
9
动机
混沌与细胞自
10
动机
混沌与细胞自
11
动机
攻击类型 1/16剪切 1/8剪切 随机剪切 随机剪切 随机剪切 随机剪切
在数字水印系统中，两个期待未来能够完善的问题： 第一个问题就是其他类型图像的水印嵌入问题。可以将真彩图片转化为RGB图
片再转化为系统中所示范的灰度图像，但由于时间问题，就没有能够实现这项功能。 第二个问题是没有能够简化系统的操作，使用户使用起来比较繁琐。
数字水印系统
重庆邮电大学本科生论文答辩
携手共进，齐创精品工程
Thank You
世界触手可及
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数字水印系统
基于混沌与细胞自动 机算法的数字水印嵌 入功能
1
四、系统实现
输入Logistic产生的随 机序列矩阵Rand[i][j]
将Rand矩阵转化为二值矩阵： Rand[i][j]>0.5时取1否则取0
将Rand矩阵扩大一圈为0的
边界生成temp矩阵
3
m=0,i=0,j=0
m<do_num
2 N
数字水印系统
二、关键技术及理论基础
数字水印概念
数字水印特征
数字水印（digital watermark） 技术，是指在数字化的数据内 容中嵌入视觉不可感知的数字 记号。被嵌入的记号通常是不 可见或不可察的，但是通过一 些特定的计算操作可以被检测 或者提取
①透明性（invisibility） ②不可检测性（undetectability） ③鲁棒性（robustness） ④安全性（security）
