【正文】 目的。漏警概率是指待測圖像中含有水印，而檢測器輸出結(jié)果卻表明不含 有水印的概率。 (在實驗中將取 T=5。LENGTH=2500。 % %對原始圖像進行 DCT 變換 dctFI=dct2(trueImage) figure。 % 圖 原始圖像 圖 DCT 變換后 將產(chǎn)生的水印信號 (水印信號為高斯隨機序列，服從正態(tài) 分布 )嵌入到 DCT變換后的圖像中。 waterMark1=randn(LENGTH,1)。 [Y0， 10]=sort(waterMark1)。 k=LENGTH。 else M(x)=Y1(x)。 end a=1。 figure。 圖 為對嵌入水印的圖像進行水印序列提取，并選取 50 個測試序列的相應圖。 [Y2， I2]=sort(B)。 N0=zeros(k,l)。 end k=length(waterMark1)。 end 圖 嵌入水印的圖像與 50 個隨機水印的相應圖 JPEG 壓縮 JPEG 壓縮時嵌有數(shù)字水印的圖像最易經(jīng)受的圖像處理。只有在檢測到所嵌的水印時相關(guān)值才達到峰值，對于其他水印的相關(guān)值近似為零。 dctm=dctmtx(8)。 n=size(DCTvar,1)。 mask=ones(8， 8)。 im128128=kron(im88(1:8， 1:8)， ones(16))。 P3=dctm。 P1=dctm.’。 im88=zeros(9， 9)。 [dum,order]=sort(DCTvar)。 P2=dctm。 WImage5=im2double(WImage5)。由于有損壓縮引起圖像的降質(zhì)， 26 相關(guān)值會相應減小。 for i=1:k waterMark2(I0(i))N0(i) end %選取 50 個測試序列，其中第 10 個為提取出的水印 figure for i=l:50 if i==10 watermark=waterMark2。 K=k1。 y=ml*nl。代碼如下 : %對嵌入水印圖像進行 DCT 變換 dctW1=dct2(idctF1)。 24 title(‘嵌入水印的圖像 ’)。 a=a+1。 end N=zeros(x,1)。 % %修改幅值較大的 n 個頻域成分的幅值，嵌入水印 For i=1:x If k=1 M (x)=Y1(x)(1+alfa*Y0(k))。 [Y1， I1]=sort(A)。 plot(waterMark1)。最后在進行 DCT反變換得到嵌入水印的圖像，如圖 。 title(‘ DCT 變化 ’ )。 imshow(truelmage)。 22 以圖 cameramanwe 為例，首先讀入原始圖像，將其進行二維 N?NDCT 變換如圖 . 代碼如下 : %讀入原始圖像，設置參數(shù) trueimaga=imred(‘ ’ )。T 增大，則虛警概率降低，漏警概率提高。 閾值 T 的選擇要同時考慮虛警概率和漏警概率。 水印的提取 對原始圖像和嵌入水印的圖像分別進行離散余弦變換。當水印信號相對宿主信號較小時，還可以保證不可見性。即 : W=(X,0≤ i≤ n) (3)水印的嵌入。 水印的嵌入 21 (1)首先對原始圖像進行 DCT 變換。這樣，則無法 保證圖像數(shù)字水印的穩(wěn)健性。這兩個方面存在著矛盾。 JPEG 是基于離散余弦變換域的壓縮方法，而 EZW 是基于小波變換域的壓縮方法。通過圖可以看出，圖像 DCT 變換后大部分參數(shù)接近于零，只有左上角的低頻部分有較大的數(shù)值，中頻部分參數(shù)值相對較小，而高頻部分參數(shù)值相對非常小，接近于零。 二是 DCT 變換后圖像能量集中在圖像的低頻部分，即 DCT 圖像中不為零的 20 系數(shù)大部分集中在一起 (左上角 )，因此編碼效率很高 。最終獲得的 .DCT 系數(shù)通過編碼器進行壓縮。然后，對所有的塊進行 DCT。原樣值是 8比特 (0～ 255)，得到的直流分量的最大值是原來的 8倍 (0～ 2047)，交流分量的范圍是 1024～ 1023。 圖 信號 DCT 變換與恢復 圖像信號被分解成為直流成份，以及從低頻到高頻的各種余弦成份。 DCT是目前較好的圖像變換方法?；謴秃蟮膱D像很接近于原始圖像，在視覺上幾乎無法察覺。這一處理的目的是調(diào)整不同的譜元素對圖像的影響。 (a) 原始圖像 cameraman (b) DCT 變換系數(shù)能量分布 圖 圖像的 DCT 變換 二維離散余弦變換不但能夠?qū)⒆匀粓D像的主要信息集中到最少的低頻系數(shù)上， 而且引起的圖像塊效應最小，能夠?qū)崿F(xiàn)信息集中能力和計算復雜性的良好折中，因此它在壓縮編碼中得到廣泛的應用 [1][23]。 16 第三章 DCT 變換域數(shù)字水印嵌入技術(shù) 水印技術(shù)的概述 離散余弦 變換域 (discrete cosine transform， DCT 域 )是變換域的一種， DCT是數(shù)字信號處理技術(shù)中最常用的線性變換之一，離散余弦變換具有很好的能量壓縮能力和去相關(guān)能力，因此它在數(shù)字圖像壓縮和數(shù)字音頻信號壓縮等領(lǐng)域得到廣泛應用 ,因此離散余弦變換在數(shù)字水印處理技術(shù)中受到了普遍重視。 以上主要介紹了圖像數(shù)字水印的幾種常見攻擊方法，理解這些攻擊有助于認識到現(xiàn)有的水印技術(shù)的缺點和局限性，并有助于對圖像數(shù)字水印方案的性能做透徹的分析和評估，從而提出更好的水印方案。合法攻擊還可能包括所有者和攻擊者的信用，攻擊者使法庭懷疑數(shù)字水印方案的有效性能力，除了這些之外，可能還和其他一些因素緊密相關(guān)，如：所有者和攻擊者的金融實力的對比、專家的證詞、雙方律師的能 力等。這種攻擊實際上使數(shù)字水印的版權(quán)保護功能受到了挑戰(zhàn)。此后，攻擊者可聲稱他擁有 I0的版權(quán)，因為攻擊者可利用原圖從含水印圖像中檢測出其水印 W，這就產(chǎn)生無法分辨與解釋的情況。解釋攻擊是由美國 IBM公司的水印技術(shù)研究小組針對可逆水印算法而提出來的一種水印攻擊方案，所以也稱之為 IBM水印攻擊方案。 針對幾何攻擊，可以在嵌入水印的同時嵌入水印參照物，那么在提取過程中，先根據(jù)水印參照物的變化來獲得表達攻擊的變換步驟，然后應用反轉(zhuǎn)變換獲得水印的完整恢復。對于二值水印，其復雜度是 O(2n)，其中 n是水印長度。防御這種攻擊方法，要保證水印嵌入到尺寸足夠小的圖像中，使這種攻擊沒有多大的實際意義。利用這個原理，馬賽克攻擊通過將一幅圖像分割成足夠小的圖像塊，將水印檢測器屏蔽。采用幾何變形攻擊的一個典型是著名的水印測試工具 StirMark[27]。表示攻擊與去除攻擊的不同之處在于，它不需要去除載體中的水印，而是通過各種辦法使得水印檢測器無法檢測到水印的存在。因此，算法的安全性應依靠與內(nèi)容相關(guān)或無關(guān)的密鑰以及算法本身特性 [26]。這類攻擊往往利用特定的水印方案中的弱點。雖然目前出現(xiàn)的水印算法可以分別抵抗一些基本的圖像操作 (如旋轉(zhuǎn)、裁剪、重采樣、尺寸變化和有損壓縮等 )，但對同時施加這些操作或隨機幾何變換卻無能為力。它試圖削弱載體中的水印強度，或破壞載體中的水印。采用 Craver 等人 的劃分，數(shù)字水印攻擊包括針對魯棒性的常規(guī)信號處理操作，針對安全性的惡意攻擊以及針對水印應用系統(tǒng)和法律問題的攻擊。 常見圖像水印攻擊方法 攻擊指的是任何一種可能削弱水印的檢測或擾亂通過水印傳遞信息的通信的任何處理。小波域的水印算法根據(jù)嵌入位置 大體可分為低頻域算法和高頻域算法。 Watson 感知模型 [17]就是一個建立在分塊 DCT 變換基礎上的感知模型，利用該模型可以估計圖像之間的臨界可見誤差（ JND），控制水印嵌入算法的最大嵌入能量，使之適應于圖像的特性。 Koch 等人 [15]首先提出了基于 DCT 域的水印算法，通過修改由偽隨機選定的中頻系數(shù)對的差值來嵌入水印。常用的統(tǒng)計量包 括：平均值、標準偏差和直方圖等。 空間域數(shù)字水印算法 典型的空域算法是 LSB（最低有效位）算法 [13]，它的嵌入是把水印比特插入原始圖像灰度值的最低位，檢測是通過計算互相 關(guān)函數(shù)來實現(xiàn)的。前者使用各種方法直接修改圖像的象素值，將數(shù)字水印直接加載在數(shù)據(jù)上；而后者首先對原始圖像進行適當變換（既可以對整幅圖像變換，也可以將原始圖像分塊后對某些小塊進行變換），然后將水印信息嵌入到變換域選定的系數(shù)上，最后通過相應的反變換得到含水印的圖像。 )，如果 C (W,W39。 δ (.)為檢測函數(shù)。 2. 水印恢復系統(tǒng) 11 水印恢復時，先檢測待測試的圖像中是否含有水印信號，如果待測圖像中含有水印，則從中提取出水印，如圖 所示。水印系統(tǒng)的輸出稱為含水印圖像。 從圖像處理的角度看，嵌入水印可以視為在強背景 (原始圖像 )下疊加一個弱信號 (水印 )，由于人類視覺系統(tǒng) (Human Visual System—— HVS)的分辨率受到一定的限制，只要疊加信號的幅度低于 HVS 的最小可察覺誤差， HVS 就無法感覺到信號的存在，因此通過對原始圖像做一 定的調(diào)整，有可能在不改變視覺效果的情況下嵌入一些水印信息 。實際上很難設計出一種方法能夠保證對所有可能的圖像處理和攻擊都具有魯棒性，因此魯棒性的強弱應該視不同的應用需求而定。由于數(shù)字水印完全嵌入圖像中，那么對含水印圖像所做的變換也會導致其中水印的變化，所以數(shù)字水印必須對作用于圖像的變換具有抵抗作用。就目前已經(jīng)出現(xiàn)的很多算法而言，攻擊者完全可以破壞掉圖像中的水印，或復制出一個理論上存在的“原始圖像”，這導致文件所有者不能令人信服地提供版權(quán)歸屬的有效證據(jù)。 (4)可證明性。 (3)安全性。水印技術(shù)的首要條件是嵌入水印的圖像和原始圖像基本上相同，圖像的質(zhì)量不因水印的嵌入有明顯的改變。數(shù)字水印不影響圖像的可用性。 9 第二章 圖像數(shù)字水印關(guān)鍵技術(shù) 圖像數(shù)字水印的概念及基本特征 圖像數(shù)字水印技術(shù)就是將特定的標記，如作者名、創(chuàng)作時間、所有權(quán)等信息，利用數(shù)字 內(nèi)嵌的方法嵌入到數(shù)字圖像中，用以證明創(chuàng)作者對其作品的所有權(quán)。由于嵌入秘密信息的圖像在主觀視覺上并未發(fā)生變化，察覺到秘密信息的存在是不大可能的。 盜版跟蹤：數(shù)字水印還有一些其他的應用，他們的目的是傳輸合法接受者的信息而不是數(shù)據(jù)來源者的信息，主要用于識別數(shù)據(jù)的單個發(fā)行拷貝，這一類應用在發(fā)行的每個拷貝中嵌入不同的水印，通常稱之為“數(shù)字指紋”，對每個拷貝各自嵌入水印的情況，因為他們的發(fā)行要面臨共謀攻擊的危險，所以嵌入的水印應該設計成對共謀攻擊而言是安全的，同樣，對于某些數(shù)字指紋來說，他們要求水印易于提取，且有很低的復雜度。該類水印還可以對數(shù)字作品被篡改的地方進行定位，甚至有的算法還能夠?qū)⒈淮鄹牡膬?nèi)容進行部分恢復或全部還原。 內(nèi)容認證：通過使用那些很難被檢測到的方法，使得篡 改數(shù)字作品變得越來越容易。這要求水印必須具有較好的魯棒性、安全性、透明性和水印嵌入的不可逆性?？沼蛩∈侵苯釉谛盘柨臻g上疊加水印信息，而變換域水印是改變某些變換域系數(shù)上加載水印。不可見水印是目前應用比較廣泛的水印，它加在圖像、音頻和視頻中，表面是很難察覺的，但當需要驗證 時，可以從中提取標記來證明所有者。所謂易脆水印即認證水印就是在保證數(shù)字媒體信息一定視、聽覺質(zhì)量的前提下，將與媒體內(nèi)容相關(guān)或不相關(guān)的標志信息作為水印直接嵌入媒體內(nèi)容中，當媒體內(nèi)容需認證時，可將水印提出鑒定其是否真實完整。隱蔽標識水印的目的是將保密數(shù)據(jù)的重要標注隱藏起來，限制非法用戶對保密數(shù)據(jù)的使用。 (3)按用途可以分為票據(jù)防偽水印、版權(quán)保護水印、篡改提示水印和隱蔽標識水印。并首次提出第二代水印的概念，即在水印處理過程中利用重要的數(shù)據(jù)特征。 數(shù)字水印的分類 由于數(shù)字水印技術(shù)尚處在發(fā)展階段，沒有形成一個統(tǒng)一的規(guī)范，造成分類方法繁多，按照不同的分類方法可以分為多種水印模式，它們之間既有區(qū)別，又有聯(lián)系。目前迫切需要解決對文本文檔實施保護，追蹤文本非法復制、發(fā)行、篡改或偽造等問題的方法。數(shù)字水印可以標識作者、所有者、發(fā)行者、使用者等，并攜帶有版權(quán)保護信息和認證信息，保護數(shù)字產(chǎn)品的合法拷貝和傳播。但是，僅采用密碼技術(shù) 的一大缺點是所加密的數(shù)字內(nèi)容在解密之后，就沒有有效的手段來保證其不被非法拷貝、再次傳播和盜用。 多媒體存儲和傳輸技術(shù)的進步使存儲和傳輸數(shù)字化信息成為可能，同時，隨著計算機通信技術(shù)的迅速發(fā)展，傳播數(shù)字多媒體信息也越來越方便快捷，迅速興起的 Inter 以電子印刷出版 、電子廣告、數(shù)字倉庫和數(shù)字圖書館、網(wǎng)絡視頻和音頻、電子商務等新的服務和運作方式為商業(yè)、科研、娛樂等帶來了許多機會。在數(shù)字內(nèi)容中嵌入唯一的標志（即數(shù)字水?。?，在出現(xiàn)爭端糾紛時，根據(jù)提出的水印，可以證明真正的版權(quán)擁有者，或者找出非法傳播的作俑者。我公司自主研究、開發(fā)、具有獨 立知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字水印技術(shù)軟件，技術(shù)含量高，創(chuàng)新性強 ,其研究成果已達到國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進的水平。 我國對數(shù)字