W-SVD數(shù)字水印實(shí)驗(yàn) 李鑫 20103277

1、實(shí)驗(yàn)三：W-SVD數(shù)字水印實(shí)驗(yàn)綜合評分:實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚毫私鈭D像小波變換。掌握W-SVD數(shù)字水印生成，嵌入，檢測的方法。了解數(shù)字水印基本模型。學(xué)會用stirmark攻擊W-SVD的方法?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】（請將你實(shí)驗(yàn)完成的項(xiàng)目涂“”）實(shí)驗(yàn)完成形式：用MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)W-SVD的三大策略用MATLAB命令行方式實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)W-SVD的三大策略其它：（請注明）實(shí)驗(yàn)效果和分析所使用的手段：結(jié)合水印性能分析使用StirMark對水印進(jìn)行了攻擊 結(jié)合水印性能分析編寫程序繪制了“攻擊-健壯性曲線”結(jié)合水印性能分析編寫程序繪制了“強(qiáng)度-不可見性曲線” 對W-SVD進(jìn)行了合謀攻擊并給出分析其它：（請注明）【實(shí)驗(yàn)工具及平

2、臺】：Windows+Matlab其它：（請注明）【實(shí)驗(yàn)分析】：1、請盡量使用曲線圖、表等反映你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及性能2、對照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從理論上解釋原因3、如無明顯必要，請不要大量粘貼實(shí)驗(yàn)效果圖4、說明你在以下欄目中分析所使用的方法，給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后總結(jié)結(jié)論【實(shí)驗(yàn)效果】：說明：本實(shí)驗(yàn)使用”db6小波函數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以適應(yīng)不同大小的RGB圖或灰度圖以下是水印效果圖：原RGED原跆R層團(tuán)像含水印的RG日圖水甲輪廊alpha-0.2d/n=0.6leve-l=2seed=210圖1載體為256*256的RGB圖原貽灰度取含水印的萩度因水印輪廓圖2載體為512*512的灰度圖1、水印強(qiáng)度參數(shù)a對水印魯棒性的

3、影響：（如果完成了本部分實(shí)驗(yàn)請寫明你的方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論）方法是將a分別取0.01,0.05,0.1,0.5得到四張不同的嵌入水印圖象（保持其他參數(shù)不變），再對這些圖象做jpeg壓縮，計(jì)算出相應(yīng)的相關(guān)值，用matlab編程實(shí)現(xiàn)，得到下面四幅曲線圖。0.050.0403U.02O.1OO.10jgg壓縮率1020即405060703090100用旳壓縮率1020：30405060708090100jpg壓縮率由上圖可以看出，水印強(qiáng)度參數(shù)a越大，水印魯棒性越好。實(shí)驗(yàn)時d/n=0.99，所以檢測的閾值取0.1，隨著a的增大，誤檢率降低。2、水印強(qiáng)度參數(shù)a對水印不可見性的影響：（如果完成了本部分實(shí)驗(yàn)

4、請寫明你的方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論）（1）方法：Watson的感知質(zhì)量度量方法可以用來評估水印強(qiáng)度對水印不可見性的影響，只需將用此度量方法計(jì)算所得的結(jié)果進(jìn)行比較。本實(shí)驗(yàn)在256*256的彩色圖中按照不同的alpha值嵌入相同的水印，其中d/n=0.5，密鑰為429，小波尺度為2，所得效果圖及計(jì)算所得Watson質(zhì)量如下：）原始圖偉70.291(bjWatsoii14.838耳雜oil質(zhì)爺:9力皿(c)twn42.532（2）結(jié)論:除了（a）為原始圖外，其余五幅圖分別按順序嵌入的水印強(qiáng)度alpha為0.1,0.3,0.5,0.7,0.9。直觀的看，隨著alpha的值的增大，圖像的不可見性越來越差，相

5、應(yīng)的Waston質(zhì)量的值也越來越大。因?yàn)閃aston質(zhì)量的求解，是建立在原圖像和含水印圖像的差值的基礎(chǔ)上的，不可見性越差，差值就越大，相應(yīng)Waston質(zhì)量就越大。所以我們可以利用對含水印圖像求Waston質(zhì)量，來評估水印的不可見性；對于參數(shù)alpha，由于其值越大，通過它相乘得到的隨機(jī)對角矩陣工就越大，因而得到的水印模板的數(shù)據(jù)量就越大，所以對原始圖像低頻系數(shù)的改變得就越多；而低頻部分是圖像能力最集中的地方，若低頻系數(shù)改變大，則逆變換后圖像改變程度就越大。這就是alpha值越大，水印不可見性越差的原因。3、水印容量參數(shù)d/n對水印魯棒性的影響：（如果完成了本部分實(shí)驗(yàn)請寫明你的方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論

6、）（1）方法：這里取d/n=0.9，再分別取alpha為0.1,0.3,0.5,0.7四個值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對圖像進(jìn)行不同程度和不同種類的攻擊之后，通過常規(guī)檢測方法（余弦定理）和經(jīng)DCT變換后的檢測方法得到的相關(guān)系數(shù)曲線（圖中a表示alpha值）：常規(guī)檢測之山ri與魯棒性的關(guān)丟分析1DU僅換后檢測分析15-Offlffl林S0050100JPEG壓縮率0050100JPEG壓縮率DC建換后檢測分析d/n=0.5r圖1d/n=5時水印性能曲線常規(guī)檢測種子與相關(guān)系數(shù)分析O44542O-_25O540_O.赳總卅罡-40一44543542O_25O54即藏段-圖2d/n=0.5密鑰為4294：0上4222

7、34244204S7421常規(guī)0.0001527OJ0O4S1I10.012554C.&3O485-O.&145920.D087270.0159310.0013350.8<M564.-0.0021704DCT0.01348S<0169140.027581-O.M73-3IQ00505050.0I9S94Q-027782-0.015.2JD4O.75W70.02W51?種子430411K-133434心43(543"4381芮0.01212"-0.0007555-0,1X11940.000?J79"4).01040?O.QI«T

8、0.0067749DCT-iJ.0D3569fi.OJTTSti0.0369710.02323S-0.J&378780.0DS384&0-M52520.01579-O.(X)214ft20017926表ftl2相應(yīng)養(yǎng)常規(guī)檢測種子與相關(guān)系數(shù)分析DC該換后檢測分析4204254304354404204254J0435440種子種子圖3d/n=0.1密鑰為429沖子竝01一4_142J424425427412842&(Ml聞Q.44M20.456O.+55O3044S560.441S0.4-648SO.J53QP0.776G4D44615D匚丁O.52DSD.57708O.5

9、SO71O.55&10.5S5J30.602960.572C.5S1420.7fiSUSDJP7S5沖于4S045J4J21.-54341"皿I;-'43£439Q.442SJD.41BMO.42S57CU33204B42&D.431440.45525Z沁0.45441D.4J1SDCT0.559510.3-72620.*611710J77490sQS20JB4830660胃沏0»60210J45Jt2柑應(yīng)去(2)結(jié)論:d/n表示隨機(jī)序列的替換率，d/n越大則替換率越大。圖2和圖3分別為d/n=0.5和d/n=0.1的SC圖，通過他們之間的

10、比較可以發(fā)現(xiàn)，如果替換率越小，檢測就越難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?.5時的閾值可以定在0.1左右，而0.1時閾值則需定在0.6以上，這大大增加了檢測的難度，容易發(fā)生漏警現(xiàn)象。因此對于d/n值，越大則水印檢測的效果越好，對檢測越有利；不同的d/n值相應(yīng)的JPEG壓縮相關(guān)系數(shù)曲線進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)幾條曲線大部分重合，即對于同樣JPEG壓縮強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)都差不多，所在此報告中只列出了一條曲線，d/n=0.5的情況下的。d/n的增大單純對于相關(guān)系數(shù)走勢而言，變化不大；但是在對受到攻擊的圖像進(jìn)行水印檢測時，是必須考慮閾值的，這就需考慮CS圖中峰值數(shù)據(jù)與一般數(shù)據(jù)的差。由于d/n的值越小則所需定的閾值越大（由圖2和圖3的

11、對比可知），而閾值越大，檢測的難度越大，所以d/n值間接的影響了檢測難度，即影響水印的魯棒性，因?yàn)閷Ρ舅惴ǘ贼敯粜员硎驹谝欢ㄋ」粝氯阅軝z測出水印的能力。綜上所述，d/n值越小，需定的閾值越大，閾值越大則檢測難度越大，所以取較大的d/n值,水印的魯棒性較好。4、水印容量參數(shù)d/n對水印不可見性的影響（如果完成了本部分實(shí)驗(yàn)請寫明你的方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論）（1）方法：Watson的感知質(zhì)量度量方法可以用來評估水印強(qiáng)度對水印不可見性的影響，只需將用此度量方法計(jì)算所得的結(jié)果進(jìn)行比較。本實(shí)驗(yàn)在256*256的彩色圖中按照不同的d/n值嵌入相同的水印，其中alpha=0.3,密鑰為429，小波尺度為2

12、，所得效果圖及計(jì)算所得Watson質(zhì)量如下：庫貽憚像W站son質(zhì)董:也922也）認(rèn)血on廣量范(dlWatMrn質(zhì)-7:42.532(e)Wat5on質(zhì)量:40一2召右（ffWahoji質(zhì)量:旳.丄牯（2）結(jié)論:除了（a）為原始圖外，其余五幅圖分別按順序嵌入的d/n值為0.1,0.3,0.5,0.7,0.99。從這六幅圖可以看出，d/n值的增大并沒有遞減式地降低圖像的不可見性，這幾幅圖均有瑕疵但程度都差不多，有計(jì)算所得Waston質(zhì)量也可看出，這五幅圖在不可見性上的確差不多，Waston質(zhì)量值在40左右徘徊，幅度不超過4；由于d/n值決定的是水印形態(tài)與原始圖像的相似程度，對嵌入量的影響并不大，

13、所以對水印的不可見性影響也不大。5、水印其它參數(shù)（小波尺度、小波基等）對水印性能的影響（如果完成了本部分實(shí)驗(yàn)請寫明你的方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論）（1）方法：除小波基和尺度之外，令其他參數(shù)相同，比較不同小波基下含水印圖像的效果,進(jìn)而分析其對水印性能的影響?，F(xiàn)取alpha=0.5,d/n=0.5,key=429,level=1，在不同小波基下嵌入水印后的效果圖如圖1；再取alpha=0.3,d/n=0.8,key=429，小波基db6,在不同尺度下嵌入的水印形態(tài)圖如圖2；圖3為圖1相應(yīng)的分析曲線；圖4為圖2的相應(yīng)分析曲線。<b4Jb5圖Ilel=llev?l=20«1一：le_e=5換

14、后橫測分祈20406080100JPEG壓網(wǎng)率常規(guī)檢測之小波基與朮印性能分靳JPE石壓縮率圏3不同小波基卜-的水印性能圖4平同尺度F的水則性能（2）結(jié)論:由圖1可以明顯看出，雖然其他參數(shù)都相同，在不同小波基下生成的含水印圖像差異很大，且從db4到db1的效果越來越不好，db6是嵌入水印后不可見性最好的；由圖2可見，當(dāng)分解尺度越大時，水印形態(tài)與原始圖像越相近，因?yàn)樗∧０宓男畔⒃絹碓缴倭?，但含水印圖像不可見性越差；由圖3可知，采用db6小波基的水印性能最好，抗攻擊能力最強(qiáng)，其他的小波基，在任何強(qiáng)度的JPEG壓縮下其相關(guān)性值都在0.1到-0.1之間徘徊，魯棒性很差，這與不同小波基的性質(zhì)有關(guān)，采用db6進(jìn)行水印的嵌入比較合適；