基于Patchwork算法的数字水印嵌入技术
bright(row(2*i),col(2*i))=bright(row(2*i),col(2*i))-degree; end
%重构图像并写回保存 YUV(:,:,1)=bright; result=ycbcr2rgb(YUV);
imwrite(result,goalfile,'lena.bmp',16); subplot(121),imshow(image),title('原始图像'); subplot(122),imshow(result);
title(['1',int2str(ascale),'嵌入patchwork水印的效果']);
（a）原始图像 （b）取操作尺度为1下嵌入
patchwork水印的效果
图4-1 水印算法的结果
实验结论：以上程序方案为Patchwork算法的水印嵌入，在MATLAB软件的运行得出以下图像。如图4-1所示水印算法的应用与产生的图像，图4-1(a)为256?256的的“lena”图，图4-1(b)为取操作尺度为1下嵌入patchwork水印效果的lena图，从视觉上看，嵌入水印后的图像和原始图像几乎毫无差别，说明水印达到了很好的隐藏效果，充分证实了数字水印的不可感知性。
2.水印的检测
function[result,empvlua]=patchwork=(text,key1,key2,key3,threshold); image=imread(text); image=double(image)/65535; YUV=rgb2ycbcr(image); bright=YUV(:,:,1);
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基于Patchwork算法的数字水印嵌入技术
%求两组像素点的个数 [m,n]=size(bright); quantity=floor(m*n)/8;
%调用伪随机间隔函数，确定信息隐藏位
%function[row,col]=hashreplacement(matrix,quantity,key1,key2,key3) [row,col]=hashreplacement(bright,2*quantity,key1,key2,key3); %求sum值 sum=0;
for i=1:quantity
sum=sum+birght(row(i),col(i))-bright(row(2*i),col(2*j)); end
%与阀值进行比较
cmpavalue=abs(sum/quantity)-1/128; if cmpvalue>threshold result=1;
disp(’ 图像含有水印信息’); else
result=0;
disp(’图像不含有水印信息’); end
实验结论：利用伪随机间隔函数确定信息的隐藏位，然后求出sum值。再利用公式4-2来判断图像中是否嵌入了水印信息。如果输出结果为1，及大于阀值?证明图像含有
水印信息。如果输出结果为0，则小于阀值?证明图像不含有水印信息。
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基于Patchwork算法的数字水印嵌入技术
结论
数字水印技术的发展具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。目前，国际上出现许多数字水印方案，许多公司也相继推出数字水印的产品。对于水印的嵌入方法也有很多。而Patchwork水印算法的特点是对水印的嵌入和提取简单、快速，嵌入的水印信息量大，得到了越来越多的应用。
本文首先讨论了数字水印的研究的背景及研究的重要意义，介绍了数字水印的基本框架、数字水印的分类及特性和数字水印的应用实例。主要介绍了空域水印技术中的Patchwork算法，得出了数字水印隐藏与检测的程序设计。这种算法有着提取简单、快速，嵌入的水印信息量大的特点。通过在MATLAB软件上实验并得出结论。
实验结果表明嵌入水印后载体图像跟原始图像基本上无明显的差异，即该水印图像的透明性好，且嵌入水印后的图像即在受到攻击的前提下，从中提取出的水印图像依然非常清晰。证实了数字水印的不可见性以及鲁棒性。通过检测得出图像是否嵌入了水印的结论，同时原始图像不随水印的嵌入而改变，证实了数字水印技术的安全性。
作为一个技术体系，数字水印尚不完善，每个研究人员的介入角度不同，所以研究方法和设计策略也各不相同，但都是围绕着实现数字水印的各种 特性进行设计。同时随着该技术的推广和应用的不断深入，一些其他领域的先进技术和算法也将被引入，从而完备和充实数字水印技术。
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参考文献
[1] 汪晓帆,戴跃伟,毛耀斌.信息隐藏术——方法与应用.北京:机械工业出版社,2001.许国平.数字水理 论与应用技术[D].济南:山东大学,2005.
[2] Coxi J,Killian J, Lei Ghtont,et al.Secure Spread Spectrum Watermarking for Images,Audio and Video[C],Proc of the IEEE Int’l Conf on Image Processing,1996:243~256.
[3] 谢建全,阳春华.一种大容量的自适应信息隐藏方法[J].计算机应用,2007,27(5):1035~1037. [4] Watson A B.Quantization Matrices Visually Optimized for India Vidual Images[C].Proc of the SPIE 1913:Human Vision,Visual Processing and Digital Display IV,1993:202~216.
[5] 张志明,王磊,郑应平.一种基于混沌序列的时空域数字水印算法[J].计算机研究,2003,20(4):52~54. [6] 章毓晋.图像工程[M].第2版.北京:清华大学出版社, 2007. [7] 贾永红.数字图像处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.
[8] 熊常芳.数字水印技术算法研究[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2005.
[9] 吴秋新,杨义先.信息隐藏技术——隐写术与数字水印[M].北京:人民邮电出版社,2001:75~76. [10] 谢建全,阳春华.一种大容量的自适应信息隐藏方法[J].计算机应用,2007, 27(5):1035~1037. [11] 易开祥.数字图像加密与数字水印技术研究[D].杭州:浙江大学,2001. [12] 鲍政.几种鲁棒数字水印算法及应用[D].南京:南京信息工程大学,2006. [13] 龙伟.基于混沌力的数字水印技术研究[D].长沙:国防科学技术大学,2005.
[14]May R M. Simple Mathematical Model with Very Complicated Dynamic[J].Nature,1976,261:459~281 [15] Neubauer C,Herre J.Audio watermarking of MPEG-2 AAC bit streams,108th Audio Engineering
Society Conwention,November 30-December 2,2001,New York USA,Preprint 5442. [16] 黄建勇.基于小波变换的图像数字水印算法研究[D].保存地:浙江大学,2005. [17] 陈红娟.基于小波变换的数字水印技术研究[D].保存地:成都理工大学,2007. [18] 王飞燕.多重数字文本水印的研究[D].保存地:长沙理工大学.2008. [19] 唐松生等.数字视频水印技术综述[N].计算机安全,2007.
[20] 李崇娟.数字水印技术在音频信号加密中的应用[N].价值工程,2010.
[21] Wang Ye.A new watermarking method of digital audio content for copyright protection.Proceedings
of ICSP'98,1998,1:1420-1423.
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致谢
在本课题的研究设计中，首先感谢我的导师王晓飞在整个设计过程中对我的指导，在指导过程里，王老师提出了许多宝贵的意见，使我在设计时少走了许多弯路，同时针对我比较薄弱的环节进行了细致的讲解，才使这个设计能够顺利地完成。另外，还要感谢其它各科教师四年来的教导和帮助，使我能够在设计之初就比较容易地进入到设计的状态，避免了在时间和精力上的浪费。在这段时间里，通过与实验室的同学的交流也让我获益匪浅，让我在细节的把握上更加的精确。在此向所有帮助过我的人致以由衷的感谢。
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