圖像處理第11章 圖像水印

第四單元拓展技術(shù)

圖像水?。涸诒ＷC圖像視覺(jué)質(zhì)量的前提下，將特定的信息“編入”圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的加工，將特定信息與圖像聯(lián)系在一起彩色圖像：將圖像從標(biāo)量圖像拓展為矢量圖像視頻圖像：將圖像空間從一般的空間域拓展到時(shí)間域多尺度圖像處理：將圖像表達(dá)方式進(jìn)行處理，通過(guò)綜合利用圖像內(nèi)容在多個(gè)尺度上的聯(lián)系，對(duì)圖像更全面、有效的處理圖像水印彩色圖像處理視頻圖像處理多尺度圖像處理單元內(nèi)容第11章圖像水印章節(jié)安排：11.1節(jié)對(duì)有關(guān)水印原理和特性內(nèi)容進(jìn)行介紹，水印的嵌入和檢測(cè)；11.2節(jié)介紹DCT域的圖像水印，無(wú)意義水印，有意義水印的算法；11.3節(jié)介紹DWT域圖像水印，介紹其特點(diǎn)和應(yīng)用；11.4節(jié)討論對(duì)水印性能的評(píng)判問(wèn)題；11.5節(jié)從更高的層次討論水印及相關(guān)技術(shù)，介紹水印與信息隱藏的關(guān)系。第11章圖像水印圖象水印的主要用途(1)版權(quán)鑒定：提供證明所有者的信息，從而保護(hù)圖象產(chǎn)品的版權(quán)（著作權(quán)）(2)使用者鑒定：可將合法用戶的身份記錄在水印中并用來(lái)確定非法復(fù)制的來(lái)源

(3)真實(shí)性確認(rèn)：水印的存在可以保證圖象沒(méi)有被修改過(guò)(4)自動(dòng)追蹤：通過(guò)追蹤水印，從而知道何時(shí)何地圖象被使用，有利于版稅征收(5)復(fù)制保護(hù)：利用水印可以規(guī)范對(duì)圖象的使用，如僅播放而不復(fù)制11.1水印原理和特性{使用角度上看，對(duì)水印的操作主要是嵌入和檢測(cè)；從性能看，不同水印有不同特點(diǎn)，用來(lái)對(duì)水印進(jìn)行分類}11.1.1水印的嵌入和檢測(cè)利用水印保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品需進(jìn)行兩個(gè)操作：水印的嵌入：在數(shù)字產(chǎn)品使用前將水印加入到數(shù)字產(chǎn)品中以進(jìn)行保護(hù)

水印的檢測(cè)：將嵌入到數(shù)字產(chǎn)品中的水印提取出來(lái)以驗(yàn)證或表明版權(quán)

圖11.1.1水印的嵌入和檢測(cè)示意圖11.1.1水印的嵌入和檢測(cè)設(shè)原始圖象為f(x,y)，水印為W(x,y)，嵌入水印的圖象為g(x,y)，水印嵌入過(guò)程表示為：

（E表示嵌入函數(shù)）

g=E(f,W)

（11.1.1）給出待檢測(cè)圖像h（x,y）,可從中抽取待驗(yàn)證的可能水印

w（x,y）：

（D表示檢測(cè)函數(shù)）

w=D(f,h)

(11.1.2)考慮原始水印和可能水印的相關(guān)函數(shù)C(.,.)如果（T為預(yù)先確定的閾值）：C(W,w)>T則表示水印存在，否則認(rèn)為不存在。11.1.2水印特性圖像水印最重要的特性有兩個(gè)：顯著性，穩(wěn)健性1.顯著性衡量水印的不可感知性或不易察覺(jué)性包括兩個(gè)含義：一是水印不易被接收者或使用者察覺(jué)，二是水印的加入不影響原產(chǎn)品的視覺(jué)質(zhì)量。與顯著性密切相關(guān)的是保真度，水印圖像的保真度可用它與原始圖像的差別來(lái)判斷。顯著性是一個(gè)相對(duì)的概念，水印的顯著性與水印本身及與原始圖像的對(duì)比性有關(guān)。（P253圖11.1.2）11.1.2水印特性2.穩(wěn)健性穩(wěn)健性指圖像水印抵御外界干擾，在圖像產(chǎn)生失真（一般指失真并沒(méi)有超出使圖像不能使用的極限）的條件下仍能保持其自身完整性和對(duì)其檢測(cè)準(zhǔn)確性的能力。也稱可靠性或魯棒性，與嵌入信息量和嵌入強(qiáng)度有關(guān)系。易損水印對(duì)外界處理有敏感的反應(yīng)，會(huì)隨著媒體被修改而發(fā)生變化，可用于檢測(cè)是否對(duì)水印所保護(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改。達(dá)到媒體是否受到改動(dòng)的結(jié)論。11.1.2水印特性水印的其他常需考慮的特性1.安全性指水印不易被復(fù)制和偽造的能力，以及不易被非法檢測(cè)的能力2低復(fù)雜性

指水印嵌入和提取的計(jì)算復(fù)雜度低3.唯一性對(duì)所有權(quán)有唯一確定的判斷4.通用性同樣的水印技術(shù)是否可適用于不同的媒體11.1.3水印分類1.公開(kāi)性分類水印類別特性私有水印其檢測(cè)需要提供提供原始數(shù)字產(chǎn)品，借此作為提示以尋找水印嵌入的位置，或從嵌入水印圖像中將水印部分區(qū)別出來(lái)。半私有水印檢測(cè)不需使用原始數(shù)字產(chǎn)品，但須提供其中是否有水印的信息公有水?。に。┘炔恍枰峁┰紨?shù)字產(chǎn)品，也不需要提供嵌入水印后的數(shù)字產(chǎn)品?？芍苯訌慕邮盏降臄?shù)字產(chǎn)品中檢測(cè)出來(lái)。不對(duì)稱水?。ü€水?。┲溉魏斡脩舳寄芸吹?，但去不掉的水印，水印嵌入與水印檢測(cè)工程中使用的密鑰不同11.1.3水印分類2.感知性分類(1)可感知水印可感知水印是可見(jiàn)的，如覆蓋在圖像上的可見(jiàn)圖標(biāo)，電視屏幕四角的電視臺(tái)標(biāo)示或欄目標(biāo)示。該水印往往是版權(quán)信息，它提供了尋找原作品的線索，付費(fèi)后專業(yè)軟件可以去掉可感知的水印。(2)不可感知水印不可感知水印也稱隱形水印，這種水印常表示原作品的身份，造假者輕易去不掉，主要用于檢測(cè)非法復(fù)制和鑒別產(chǎn)品真?zhèn)?。圖像水印對(duì)圖像來(lái)說(shuō)可能影響圖像的視覺(jué)質(zhì)量和完整性，所以圖像水印常指隱形水印，即水印對(duì)版權(quán)所有者是確定的，而對(duì)一般的使用者是隱蔽的11.1.3水印分類3.含義/內(nèi)容分類(1)無(wú)意義水印

利用偽隨機(jī)序列表達(dá)有無(wú)，難以偽造無(wú)水印

：H0:g–f=n

有水?。篐1：g–f=w+n上式中n為噪聲(2)有意義水印?本身有特定/確切含義（多比特信息）?文字串、圖標(biāo)、圖象等，可提供的信息多，對(duì)其嵌入和檢測(cè)的要求也高11.1.3水印分類4.變換域水印盡管圖象水印的嵌入可在空域，即圖象域中進(jìn)行，但大多數(shù)圖象水印的嵌入都是在變換域中進(jìn)行的。變換域法的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)水印信號(hào)的能量可廣泛分布到所有象素上，有利于保證不可見(jiàn)性；(2)可以比較方便地結(jié)合人類視覺(jué)系統(tǒng)的某些特性，有利于提高穩(wěn)健性；(3)變換域方法與大多數(shù)圖象編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容，可直接實(shí)現(xiàn)壓縮域內(nèi)的水印算法（此時(shí)的水印也稱比特流水?。?，從而提高效率。11.2DCT域圖像水印{利用AC系數(shù)可加強(qiáng)嵌入的秘密性，而利用DC系數(shù)可增加嵌入的數(shù)據(jù)量}11.2.1無(wú)意義水印算法水印嵌入

綜合利用DC和AC系數(shù)的方案將圖象塊分為三類：①具有低亮度且紋理簡(jiǎn)單的塊（嵌入較少水印）②具有高亮度且紋理復(fù)雜的塊（嵌入較多水?。?/p>

其它塊（嵌入量適中）11.2.1無(wú)意義水印算法具體步驟/細(xì)節(jié)產(chǎn)生一個(gè)服從高斯分布N(0,1)的隨機(jī)序列作為擬嵌入的水印{gm:m=0,1,2,…,M–1}選取4個(gè)DCT系數(shù)即Fi(00)Fi

(01)Fi(10)和Fi(11)取隨機(jī)序列長(zhǎng)度為圖象分塊數(shù)的4倍,將隨機(jī)序列乘以適合的拉伸因子后嵌入DCT系數(shù).嵌入時(shí)對(duì)DC和AC系數(shù)采用不同的嵌入公式，對(duì)AC系數(shù)采用線性公式，對(duì)DC系數(shù)采用非線性公式，綜合如下

a和b為拉伸因子11.2.1無(wú)意義水印算法對(duì)紋理簡(jiǎn)單的塊，a=0.005；對(duì)紋理復(fù)雜的塊，a=0.01.

根據(jù)分類結(jié)果：第1類b=3，第2類b=9，第3類b=6例11.2.1水印不可見(jiàn)性示例

原始圖水印圖差值圖

11.2.1無(wú)意義水印算法2.水印檢測(cè)水印的檢測(cè)采用假設(shè)相關(guān)檢測(cè)方法。將待檢測(cè)圖像與原始圖像相減后的結(jié)果進(jìn)行分塊DCT，再?gòu)闹蝎@得待測(cè)試水印序列與原始水印做相關(guān)性檢測(cè)，以認(rèn)定是否有水印。圖11.2.3水印算法流程圖11.2.1無(wú)意義水印算法具體步驟：(1)計(jì)算原始圖象f(x,y)和擬檢測(cè)圖象h(x,y)的差圖像(2)對(duì)差圖象的每個(gè)塊計(jì)算DCT(3)從DCT圖象塊提取可能的水印序列(4)計(jì)算可能的水印和原嵌入水印的相關(guān)性，并作出判斷對(duì)給定閾值T，如果Ｃ（Ｗ，ｗ）＞Ｔ，表明檢測(cè)到所需水印，否則認(rèn)為沒(méi)有水印，在選擇閾值Ｔ時(shí)，既要考慮誤檢也要考慮虛警。１１.２.２有意義水印算法1.水印嵌入對(duì)上講的無(wú)意義水印算法改進(jìn)得到一種可用有意義水印的算法。(1)構(gòu)造符號(hào)集（有意義符號(hào)）(2)將每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)二值序列(3)序列中“0”和“1”出現(xiàn)服從Bernoulli分布（保證隨機(jī)性）(4)將序列擴(kuò)展成（符號(hào)數(shù)的）整倍數(shù)(5)將擴(kuò)展序列加到DCT塊的系數(shù)中１１.２.２有意義水印算法水印嵌入的步驟(1)將原始圖像f(x,y)分解為8×8的圖像塊，將各塊記為bi,i=0,1,..,N-1:

(2)對(duì)每個(gè)塊計(jì)算DCT:(3)根據(jù)需嵌入的符號(hào)序列的長(zhǎng)度L，選擇一個(gè)合適的匹配濾波器的維數(shù)M。(4)將擴(kuò)展序列嵌入到DCT塊中。令W={wi|wi=0,1}為對(duì)應(yīng)有意義符號(hào)的擴(kuò)展序列，則可將水印標(biāo)示為D代表前四個(gè)DCT系數(shù)，s是水印的強(qiáng)度１１.２.２有意義水印算法2.水印檢測(cè)對(duì)有意義水印檢測(cè)的前三個(gè)具體步驟與對(duì)無(wú)意義水印的檢測(cè)相同{P.257}在第四個(gè)步驟中，設(shè)第i次提取時(shí)，wi*是提取出的信號(hào)強(qiáng)度；是第k個(gè)匹配濾波器的輸出，它們之間的相關(guān)為其中M是匹配濾波器的維數(shù)給定j，1≤j≤L,如果那么對(duì)應(yīng)

j

的符號(hào)就是檢測(cè)出的符號(hào)。11.3DWT域圖像水印與DCT域圖像水印相比DWT域圖像水印由于之處來(lái)自于小波變換的特性(1)小波變換具有空間-頻率的多尺度特性，對(duì)圖像的分解可以連續(xù)地從低分辨率到高分辨率進(jìn)行，有利于確定水印的分布和位置以提高水印的穩(wěn)健性并保證不可見(jiàn)性。(2)DWT有快速算法，可對(duì)圖像整體進(jìn)行變換，對(duì)外界干擾也有較好的抵御能力(3)DWT的多分辨率特性可以較好地域人類視覺(jué)系統(tǒng)（HVS）特性相匹配，易于調(diào)整水印嵌入強(qiáng)度以適應(yīng)人眼視覺(jué)特性，平衡水印穩(wěn)健性和不可見(jiàn)性之間的矛盾。11.3.1人眼視覺(jué)特性人眼視覺(jué)特性（P.259）(1)

亮度掩蔽特性：越亮越不敏感(2)紋理掩蔽特性：越強(qiáng)越不敏感(3)頻率特性：越高越不敏感(4)相位特性：比對(duì)模的變化更不敏感(5)方向特性：對(duì)斜方向光強(qiáng)變化不如水平/垂直方向敏感借助HVS和視覺(jué)掩蓋效應(yīng)的基本思想是利用HVS導(dǎo)出視覺(jué)閾值（JND），并用來(lái)確定在圖像中各個(gè)部分所能容忍的水印信號(hào)的最大強(qiáng)度，避免水印的嵌入破壞圖像的視覺(jué)質(zhì)量。11.3.1人眼視覺(jué)特性3個(gè)人眼視覺(jué)掩蓋特性和視覺(jué)閾值設(shè)對(duì)圖像進(jìn)行了L級(jí)小波分解（得到3L+1個(gè)子圖像），小波域的基于人眼視覺(jué)掩蓋特性的視覺(jué)閾值表示為T(mén)(u,v,l,d),其中u和v表示小波系數(shù)位置，l表示小波分解層次，d表示高頻子圖像的方向。(1)人眼對(duì)不同方向不同層次的高頻子帶圖象的噪聲不太敏感，另外對(duì)45o方向的子帶（如HH子帶）圖象的噪聲也不太敏感，不同子圖像對(duì)噪聲的敏感度與該子圖像的掩蓋因子成反比設(shè)在l層沿d方向的子圖像對(duì)噪聲的掩蓋因子：M(l,d

)

Ml和Md分別考慮了不同分解尺度和不同分解朝向子圖像的掩蓋特性：Ml

對(duì)高頻子圖像取較大的值，對(duì)低頻子圖像取較小的值，Md對(duì)450方向的子圖取較大的值，而對(duì)其他朝向的子圖像取較小的值。大的M(l,d)表明該子帶對(duì)噪聲的敏感度較低，可以在其上疊加較多的水印。

11.3.1人眼視覺(jué)特性(2)人眼對(duì)不同亮度區(qū)域噪聲的視覺(jué)敏感性不同，通常對(duì)中等灰度最為敏感，而趨向低灰度和高灰度兩個(gè)方向敏感度都非線性下降。實(shí)際應(yīng)用中可將這種非線性用關(guān)于灰度的二次曲線來(lái)表示。例如對(duì)256級(jí)灰度圖像，將其灰度范圍分城3段，低灰度、中灰度和高灰度，圖像塊中均值為m。該塊各點(diǎn)對(duì)噪聲掩蓋因子B(u,v)曲線為凹曲線，由曲線B可知，低灰度和高灰度處對(duì)噪聲的敏感度較低，可以疊加較多的水印。11.3.1人眼視覺(jué)特性(3)人眼對(duì)圖象平滑區(qū)噪聲較敏感而對(duì)紋理區(qū)噪聲較為不敏感。可根據(jù)圖象分塊區(qū)域的熵值來(lái)計(jì)算紋理掩蓋效應(yīng)。熵值較小表示對(duì)應(yīng)灰度平滑區(qū)，熵值較大表示對(duì)應(yīng)圖像紋理區(qū)。掩蓋因子：H(u,v)，塊的熵值為H。將塊的熵值歸一化并乘以系數(shù)k以與其他掩蓋效應(yīng)因子相匹配，得到塊圖像紋理掩蓋因子：在掩蓋效應(yīng)大的區(qū)域可以疊加較多的水印。綜合考慮上述3種特性，小波域視覺(jué)掩蓋特性值表示為上式給出的人眼視覺(jué)掩蓋特性的視覺(jué)閾值T(u,v,l,d)綜合考慮了人類視覺(jué)系統(tǒng)在不同分辨率和不同方向特性的敏感性，以及圖像塊在不同亮度下的對(duì)比度掩蓋效應(yīng)和對(duì)不同紋理的屏蔽效應(yīng)，根據(jù)該視覺(jué)閾值可控制水印嵌入的強(qiáng)度和嵌入水印的不可見(jiàn)性，以保證在水印不可見(jiàn)的前提下盡可能增加嵌入水印的強(qiáng)度從而提高水印的穩(wěn)健性。11.3.2小波水印算法1.水印嵌入

選用具有高斯分布N(0,1)，長(zhǎng)度為M的實(shí)數(shù)隨機(jī)序列作為水印W，即W={w1,w2,…,wM}基本嵌入流程與DCT域類似11.3.2小波水印算法主要過(guò)程：(1)確定小波基，

對(duì)原始圖像L級(jí)小波變換，分別得到一個(gè)最低頻子圖像和3L個(gè)高頻子圖像。(2)計(jì)算高頻子圖象內(nèi)的人眼視覺(jué)掩蓋特性的視覺(jué)閾值T(u,v,l,s)，然后對(duì)高頻子圖像內(nèi)的小波系數(shù)進(jìn)行降序排列并選擇小波系數(shù)插入水印(3)嵌入水印（即用水印序列來(lái)調(diào)制前N個(gè)小波系數(shù)）

(4)將嵌入水印的高頻子圖象結(jié)合低頻子圖象一起進(jìn)行小波反變換，得到嵌水印圖象f'(x,y)。11.3.2小波水印算法2.水印檢測(cè)

對(duì)原始圖象f(x,y)和待測(cè)圖象f''(x,y)（有可能與原嵌入水印圖象f'(x,y)不同）都進(jìn)行L級(jí)小波分解，得到各自的1個(gè)最低頻子帶和3L個(gè)高頻子帶

從原始圖像f(x,y)的最小波高頻子圖像中得到重要系數(shù){Si，i=1,2…}，從待測(cè)圖像f''(x,y)的小波高頻子圖像中選擇相應(yīng)的系數(shù)作為待測(cè)重要系數(shù)集{Si'',i=1,2,…}。依次比較各Si和Si''的值，從而提取水印信息W''。對(duì)待測(cè)水印序列和原始水印之間相似性的定量評(píng)價(jià)可以使用歸一化相關(guān)系數(shù)CN:如果CN的值超過(guò)某一閾值，則判定W和W''為相關(guān)水印序列，即圖像中存在先前嵌入的水印。11.3.2小波水印算法例11.3.1水印分布示例這里所用水印符合高斯分布N(0,1),長(zhǎng)度M=1000的隨機(jī)序列。(a)為原始圖像，(b)為含水印圖像（PSNR=38.52dB）,(c)為兩組的絕對(duì)差值圖像

(1)從視覺(jué)效果上看不出兩圖的差別，這說(shuō)明該算法嵌入水印具有很好的不可見(jiàn)性。(2)從差值圖像可以看出，水印嵌入強(qiáng)度在紋理區(qū)、低亮度區(qū)和高亮度區(qū)要大些，而在圖像平滑區(qū)和中等亮度區(qū)相對(duì)弱寫(xiě)，水印嵌入強(qiáng)度具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)性能。11.4水印性能評(píng)判{對(duì)水印性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)與所關(guān)心的水印特性和指標(biāo)密切相關(guān)}11.4.1失真測(cè)度衡量圖像水印的不可見(jiàn)性客觀指標(biāo)，用f(x,y)代表原始圖像，用g(x,y)代表嵌入水印的圖像，圖像尺寸均為N×N，定義不同的是真測(cè)度，常見(jiàn)差失真測(cè)度包括以下兩種：(1)Lp

范數(shù)：(2)拉普拉斯均方誤差：P=1時(shí)得到平均絕對(duì)差，p=2時(shí)，得到均方根誤差11.4.1失真測(cè)度常見(jiàn)兩種相關(guān)失真測(cè)度(1)歸一化互相關(guān)(2)相關(guān)品質(zhì)11.4.2基準(zhǔn)測(cè)量和攻擊1.基準(zhǔn)測(cè)量方法{水印的穩(wěn)健性與水印的可見(jiàn)性以及有效載荷有關(guān)}先確定一定的圖象/視頻數(shù)據(jù)；

嵌入盡可能多但還不至于導(dǎo)致非常影響視覺(jué)質(zhì)量（根據(jù)某種測(cè)度）的水?。粚?duì)嵌入水印的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或攻擊；通過(guò)測(cè)量所產(chǎn)生誤差的比例來(lái)估計(jì)水印方法的性能。

衡量水印性能的基準(zhǔn)方法將于選用的有效載荷、視覺(jué)質(zhì)量測(cè)度以及處理或攻擊方法有關(guān)11.4.2基準(zhǔn)測(cè)量和攻擊1.基準(zhǔn)測(cè)量方法(1)穩(wěn)健型基準(zhǔn)測(cè)量有效載荷固定為1個(gè)比特或60個(gè)比特，視覺(jué)質(zhì)量測(cè)度采用了空間掩膜模型，水印的強(qiáng)度被調(diào)節(jié)到根據(jù)上述模型只有不到1%的像素能看出有變化。11.4.2基準(zhǔn)測(cè)量和攻擊(2)感知性基準(zhǔn)測(cè)量有效載荷固定為80個(gè)比特，視覺(jué)質(zhì)量測(cè)度采用了失真測(cè)度。該失真測(cè)度考慮人類視覺(jué)系統(tǒng)的對(duì)比敏感度和掩膜特性，對(duì)超過(guò)視覺(jué)閾值（JND）的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)數(shù)。JND可用來(lái)確定在圖象各個(gè)部分所能容忍的水印信號(hào)的最大強(qiáng)度，從而避免水印的嵌入破壞圖象的視覺(jué)質(zhì)量。換句話說(shuō)，就是利用人類視覺(jué)模型來(lái)確定與圖象相關(guān)的調(diào)制掩模。11.4.2基準(zhǔn)測(cè)量和攻擊2.攻擊類型對(duì)水印的攻擊是未經(jīng)授權(quán)的操作常見(jiàn)的3種攻擊類型：(1)檢測(cè)：例如一個(gè)水印產(chǎn)品的使用者檢測(cè)了本應(yīng)由所有者才檢測(cè)的水印，這也稱被動(dòng)攻擊；(2)嵌入：例如一個(gè)水印產(chǎn)品的使用者對(duì)產(chǎn)品嵌入了一個(gè)本應(yīng)由所有者才能嵌入的水印，這也稱偽造攻擊；(3)刪除：例如一個(gè)水印產(chǎn)品的使用者刪除了本應(yīng)由所有者才有權(quán)刪除的水印。上述幾種手段也可能結(jié)合使用，如先刪除產(chǎn)品中已有的水印，在嵌入需要的水印，稱為改變攻擊。11.4.2基準(zhǔn)測(cè)量和攻擊

所謂水印攻擊分析，就是設(shè)計(jì)方法對(duì)現(xiàn)有的水印系統(tǒng)進(jìn)行攻擊，以檢驗(yàn)其穩(wěn)健性。攻擊的目的在于使相應(yīng)的水印系統(tǒng)無(wú)法正確的恢復(fù)水印信號(hào)，或檢測(cè)工具不能正確的檢測(cè)到水印信號(hào)的存在。

用來(lái)模擬攻擊的工具稱為StirMark軟件，利用它通過(guò)考察水印檢測(cè)器能否從遭受攻擊的水印載體中提取或檢測(cè)出水印信息來(lái)評(píng)定不同水印算法抗攻擊的能力。還可以將各種處理方法和攻擊手段集合起來(lái)構(gòu)成新的攻擊。11.4.3水印性能測(cè)試示例1.DCT域無(wú)意義水印性能的測(cè)試(1)穩(wěn)健性

均值濾波亞采樣壓縮圖像加噪聲

PSNR=22dB

PSNR=21dBPSNR=19dB

PSNR=12dB這四種情況下圖像均有較大失真，但水印均能正確地檢測(cè)出來(lái)11.4.3水印性能測(cè)試示例(2)唯一性由N(0,1)的高斯分布產(chǎn)生10000個(gè)隨機(jī)序列，選其中一個(gè)序列作為嵌入水印而將其它序列作為對(duì)比水印進(jìn)行測(cè)試真假水印得到的結(jié)果差別很大，真水印很易與假水印區(qū)別開(kāi)圖象處理操作原始圖壓縮均值濾波亞抽樣與嵌入水印的相關(guān)114.512.413.823.6與其它序列的相關(guān)（最大值）3.823.984.593.58表11.4.2對(duì)水印唯一性的測(cè)試結(jié)果11.4.3水印性能測(cè)試示例2.DCT域有意義水印性能的測(cè)試(1)對(duì)均值濾波的穩(wěn)健性對(duì)每幅圖嵌入了一個(gè)有8個(gè)符號(hào)的水印序列對(duì)有意義水印不僅需要正確檢測(cè)出各個(gè)符號(hào)，而且要正確檢測(cè)出各個(gè)符號(hào)的位置。表11.4.3給出對(duì)應(yīng)測(cè)試結(jié)果，正確符號(hào)圖11.4.2兩幅實(shí)驗(yàn)圖像指既符號(hào)正確也位置正確?；ㄈ巳?1.4.3水印性能測(cè)試示例(2)對(duì)亞采樣的穩(wěn)健性對(duì)每幅實(shí)驗(yàn)圖像嵌入的也是一個(gè)有8個(gè)符號(hào)的序列。圖(a)和圖(b)分別為對(duì)Lena圖用1:2和1:4亞采樣結(jié)果的局部圖，圖(c)和圖(d)分別為對(duì)Person用1:2和1:4亞采樣結(jié)果的局部圖。對(duì)比，Person圖受亞采樣的影響更為明顯。11.4.3水印性能測(cè)試示例(3)對(duì)JPEG壓縮的穩(wěn)健性對(duì)每幅實(shí)驗(yàn)圖象嵌入的符號(hào)序列尺寸是變化的，從1到128。表中給出的數(shù)值是能將整個(gè)符號(hào)序列完全正確檢測(cè)出來(lái)時(shí)的圖象峰值信噪比（PSNR）的最低值?？煽闯銮度敕?hào)序列的長(zhǎng)度與圖像峰值信躁比的關(guān)系。11.4.3水印性能測(cè)試示例3.小波域水印性能的測(cè)試水印對(duì)一些圖像處理和攻擊的抵抗能力見(jiàn)表11.4.6，如果選擇判決門(mén)限為0.2，則根據(jù)歸一化相關(guān)系數(shù)值，水印都能被正確檢測(cè)出來(lái)。11.5信息隱藏{信息隱藏是一個(gè)比較廣泛的概念，一般指將某些特定的信息有意地和隱蔽地嵌入某種載體，以達(dá)到保密的目的。}11.5.1水印與信息隱藏根據(jù)是否對(duì)特定信息本身存在性的保密或不保密，信息隱藏可以是隱秘的或非隱秘的；根據(jù)這些特定信息與載體相關(guān)或不相關(guān)，信息隱藏又可分為水印類型的或非水印類型的。

與載體相關(guān)與載體不相關(guān)隱藏存在性隱秘水印秘密通信已知存在性非隱秘水印秘密嵌入通信11.5.1水印與信息隱藏(1)隱秘水印隱秘術(shù)將（需保密的）信息隱藏在另一（可公開(kāi)的）信息/數(shù)據(jù)中。水印常還多一個(gè)要求，即抗擊可能攻擊的穩(wěn)健性/魯棒性水印系統(tǒng)所隱藏的信息總是與被保護(hù)的產(chǎn)品結(jié)合在一起的，而隱秘術(shù)系統(tǒng)僅考慮隱藏信息而不關(guān)心載體(2)非隱秘水印水印并不總需要隱藏，盡管大多數(shù)文獻(xiàn)的研究集中在不可見(jiàn)水印上。水印與密碼學(xué)有一些相通之處，可用來(lái)隱藏信息，也可作為一種捉左權(quán)保護(hù)技術(shù)。11.5.1水印與信息隱藏(3)私密通信秘密通信時(shí)常采用隱蔽信道，而且嵌入的信息是與載體無(wú)關(guān)的，這里嵌入的信息是接收方需要的而載體并不是接收方需要的，載體只是用來(lái)幫助傳輸嵌入的信息。(4)私密嵌入通信嵌入通信指通過(guò)公開(kāi)通道傳輸秘密信息，該信息被嵌入到公開(kāi)的信號(hào)中但與該信號(hào)無(wú)關(guān)，所以不是水印。嵌入通信與信息偽裝密切相關(guān)，信息偽裝保護(hù)的是信息的存在性

11.5.2基于迭代混合的圖象隱藏{圖像隱藏可看作是一種特殊的信息偽裝，它將擬隱藏的圖像嵌入到載體圖像中傳遞}(1)

圖像混合考慮載體圖像f(x,y)和擬隱藏圖像s(x,y)，如果α滿足0≤α≤1，則稱圖像為圖像f(x,y)和s(x,y)的參數(shù)α混合，當(dāng)α為0或1時(shí)稱為平凡混合。

圖(a)為載體圖像，圖(b)為隱藏圖像，圖(c)為取α為0.5得到的混合圖像。11.5.2基于迭代混合的圖象隱藏當(dāng)混合參數(shù)

α接近1時(shí)，混合圖象b