【正文】 也與24位圖像相同。因?yàn)長(zhǎng)SB算法試圖利用人類視覺(jué)系統(tǒng)的漏洞，而有損壓縮算法所依賴的，是對(duì)附加噪聲的不敏感性，正是利用它來(lái)減少數(shù)據(jù)量的。根據(jù)人的視覺(jué)特性，一些紋理區(qū)域的灰度值的改變對(duì)人的視覺(jué)系統(tǒng)不是很敏感，輕微的改變某些像素的灰度值，人的眼睛是覺(jué)察不到的，而對(duì)于平坦區(qū)域的噪聲，人的視覺(jué)系統(tǒng)是非常敏感的。也就是說(shuō)，該算法假設(shè)任意像素之差是零，均值隨機(jī)變量，任選N對(duì)像素，增加對(duì)比度而不改變平均亮度，使該均值偏移而隱藏信息?？傮w上來(lái)看，空間域算法簡(jiǎn)單、計(jì)算速度快、隱藏信息量大，且一般可以實(shí)現(xiàn)盲提取，但魯棒性較差，對(duì)于載體圖像的壓縮、噪聲擾動(dòng)等攻擊的抵抗力較弱?？紤]到對(duì)低頻區(qū)域系數(shù)的改動(dòng)可能會(huì)影響到載體圖像的感知效果，而高頻系數(shù)又易被破壞，因此，信息隱藏技術(shù)一般選取載體圖像中頻區(qū)域上的系數(shù)來(lái)嵌入秘密數(shù)據(jù)，從而使之既滿足不可感知性，又滿足對(duì)諸如失真壓縮等操作的魯棒性。 基于離散傅里葉變換(DFT)的圖像信息隱藏算法傅里葉(Joseph Fourier)變換是一種經(jīng)典而有效的數(shù)學(xué)工具，在信號(hào)處理中有著廣泛研究，在信息隱藏領(lǐng)域也同樣得到了應(yīng)用。例如：空間域的平移只引起頻域上的相移，而幅度不變；空間域尺度的縮放會(huì)引起頻域尺度反向的縮放；空間域旋轉(zhuǎn)的角度和所引起的頻域的旋轉(zhuǎn)的角度是一致的。圖像分析和處理領(lǐng)域的專家認(rèn)為小波分析是數(shù)字圖像處理的空間一尺度分析( Analysis)和多分辨分析(Multiresolution Analysis)的有效工具?；贒WT域的圖像信息隱藏算法的一般步驟為，首先對(duì)載體圖像進(jìn)行多級(jí)離散小波變換，得到不同分辨率下的細(xì)節(jié)子圖和逼近子圖，然后用秘密信息對(duì)DWT系數(shù)進(jìn)行調(diào)制，最后對(duì)嵌入秘密信息后的小波系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別的離散小波逆變換，完成信息隱藏過(guò)程。例如針對(duì)JPEG2000基本壓縮編碼系統(tǒng)，通過(guò)自適應(yīng)地選擇嵌入點(diǎn)，提出一種基于冗余估算的小波域隱寫算法；基于多分辨率嵌入方式?；贒CT的信息隱藏算法因其具有較強(qiáng)的魯棒性，計(jì)算量較小且與國(guó)際圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)(JPEG,MPEG,)相兼容(這些標(biāo)準(zhǔn)中均采用DCT變換)，因而具有諸多的潛在優(yōu)勢(shì)，成為近年來(lái)研究最多的一種信息隱藏技術(shù)，有大量的基于DCT變換域的信息隱藏算法涌現(xiàn)，結(jié)合DCT和DWT，提出將一幅秘密圖像的DCT系數(shù)置亂后嵌入到公開圖像的DWT系數(shù)中進(jìn)行秘密信息的隱藏。在傅里葉級(jí)數(shù)展開式中，如果被展開的函數(shù)是實(shí)偶函數(shù)，那么，其傅里葉級(jí)數(shù)中只包含余弦項(xiàng)，再將其離散化可導(dǎo)出離散余弦變換。 基于DCT的圖像信息隱藏算法流程為了與JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)兼容，圖像信息隱藏技術(shù)嵌入秘密信息時(shí)采用JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)中的DCT變換。DC分量攜帶感知能量最大，嵌入秘密信息后，隱密圖像產(chǎn)生強(qiáng)烈的塊效應(yīng)，隱蔽性很差。低中頻帶中往往只有大約5個(gè)系數(shù)不為0，且對(duì)圖像能量的影響較小。若用于數(shù)字水印，由于更注重嵌入秘密信息的魯棒性，因此，可以利用低頻帶作為DCT域信息嵌入?yún)^(qū)域。4 信息隱藏實(shí)例 基于DCT的圖像信息隱藏實(shí)例離散余弦變換是一種實(shí)數(shù)域變換，基于DCT變換的編碼方法是JPEG標(biāo)準(zhǔn)算法的核心內(nèi)容，它主要包括編碼和解碼兩個(gè)過(guò)程。由于原始圖像的采樣數(shù)據(jù)是無(wú)符號(hào)整數(shù)，根據(jù)需要，要把其轉(zhuǎn)換為有符號(hào)整數(shù)。64個(gè)變換系數(shù)中包括一個(gè)表示直流分量的“DC系數(shù)”和63個(gè)表示交流分量的“AC系數(shù)”。數(shù)字水印算法的實(shí)現(xiàn)基本上分為三個(gè)部分：水印的嵌入、水印的提取和相似度計(jì)算。因此本文所采用的水印信號(hào)W為服從正態(tài)分布N (0, 1)，長(zhǎng)度為n的實(shí)數(shù)隨機(jī)序列。Cox等認(rèn)為圖像水印應(yīng)該放在視覺(jué)上最重要的分量上。水印嵌入公式為(41) V′=V(1+aXk) (41)其中V為原始圖像信息，a為嵌入系數(shù)，X為水印信息，V′為生成水印圖像信息。從沒(méi)有受到攻擊的水印圖像中提取出水印，與原始水印進(jìn)行對(duì)比。MSE = sum[(recpixel orgpixel)^2] / ImageSize (42)PSNR是“Peak Signal to Noise Ratio”的縮寫。通常在經(jīng)過(guò)影像壓縮之后，輸出的影像通常都會(huì)有某種程度與原始影像不一樣。 PSNR 是最普遍，最廣泛使用的評(píng)鑒畫質(zhì)的客觀量測(cè)法，不過(guò)許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示，PSNR 的分?jǐn)?shù)無(wú)法和人眼看到的視覺(jué)品質(zhì)完全一致，有可能 PSNR 較高者看起來(lái)反而比 PSNR 較低者差。： 菜單效果圖 添加白噪聲對(duì)水印圖像進(jìn)行攻擊時(shí)，添加白噪聲時(shí)很經(jīng)常的一種攻擊方式，從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出，提取的水印圖像很清晰，這說(shuō)明水印對(duì)這種的攻擊的魯棒性很強(qiáng)。 經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)的水印圖像 從被旋轉(zhuǎn)過(guò)的水印圖像中提取出水印圖像與原始圖像對(duì)比圖 攻擊結(jié)果數(shù)據(jù)分析經(jīng)過(guò)對(duì)含有水印的圖像進(jìn)行不同的攻擊試驗(yàn)，可以得到含水印的圖像在DCT算法下對(duì)不同的攻擊的承受度，提取的水印圖像與原始圖像的相似度，載體圖像與含水印的峰值信噪比等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在表410中有所體現(xiàn)。DCT變換的基本思路是將圖像分解為8*8的子塊或16 *16的子塊，并對(duì)每一個(gè)子塊進(jìn)行單獨(dú)的DCT變換，然后對(duì)變換結(jié)果進(jìn)行量化、編碼。顏色模式轉(zhuǎn)換及采樣后的圖像數(shù)據(jù)DCT量化熵編碼壓縮圖像數(shù)據(jù)編碼表量化表 JPEG壓縮流程圖(1)顏色模式轉(zhuǎn)換及采樣RGB色彩系統(tǒng)是最常用的表示顏色的方式，目的是為了配合計(jì)算機(jī)的輸出設(shè)備，但是RGB三分量的關(guān)聯(lián)性高，無(wú)形中造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。由于Cb和Cr成份的數(shù)據(jù)相對(duì)不是太重要，就可以只取部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)處理來(lái)增加壓縮的比例。這種矩陣在JPEG中被稱為MCU(Minimum Code Unit)。DCT使原矩陣能量分布的范圍集中，以配合接下去的量化。(3)量化對(duì)圖像像素經(jīng)過(guò)DCT變換后轉(zhuǎn)換為頻率系數(shù)進(jìn)行量化，每個(gè)系數(shù)的量化步長(zhǎng)由量化表指定，量化的目的是減小非”0”系數(shù)的幅度以及增加”0”值系數(shù)的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)壓縮的目的。量化器通過(guò)JPEG提供的量化矩陣來(lái)達(dá)到目的。此舉使得原本分散的系數(shù)數(shù)值范圍集中。DCT矩陣量化的過(guò)程中，取商而棄余數(shù)，必然引入誤差，這是JPEG中造成圖像質(zhì)量下降的最主要原因，但是它并不影響圖像給人的視覺(jué)效果，只是一些對(duì)人的視覺(jué)冗余的數(shù)據(jù)被丟棄。隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，對(duì)圖像、音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的保護(hù)成為迫切需要解決的問(wèn)題。利用這些隱藏在多媒體數(shù)據(jù)中的信息，可以達(dá)到確認(rèn)數(shù)據(jù)擁有者、購(gòu)買者或進(jìn)行數(shù)據(jù)鑒定的真實(shí)性。本文主要做了以下工作：介紹了幾種數(shù)字水印的攻擊方法。信息隱藏與數(shù)字水印技術(shù)的研究目前是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域，應(yīng)用市場(chǎng)前景十分廣闊。數(shù)字水印技術(shù)是直到九十年代才逐漸引起重視的，經(jīng)過(guò)了近十幾年的發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的算法，對(duì)這些算法的理論分析也會(huì)為我們將來(lái)在這方面的研究提供有益的幫助。人類知覺(jué)包括人的視覺(jué)系統(tǒng)和人的聽覺(jué)系統(tǒng)，這是我們進(jìn)行信息隱藏的關(guān)鍵問(wèn)題所在。(3)一個(gè)實(shí)用的數(shù)字水印系統(tǒng)的建立。參考文獻(xiàn)[1] 王郵錫，陳琦，鄧峰森. 數(shù)字水印技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.[2] 曲麗麗. 基于數(shù)字水印的信息隱藏技術(shù)研究[J]. 光子學(xué)報(bào)，2004，20,2627.[3] 周亞訓(xùn)，葉慶衛(wèi)，徐鐵峰. 基于小波和余弦變換組合的圖像水印方案[J]. 電子學(xué)報(bào), 2001,29(12):16931695.[4] 王志雄，王慧琴，李人厚. 數(shù)字水印的攻擊和對(duì)策綜述[J]. 通信學(xué)報(bào)，2002，23(11):7479.[5] 鐘樺，焦李成. 基于特征子空間的數(shù)字水印技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2003，26(3):16.[6] 黃繼武，Yun Q. 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Watermarking SPecial Issue of Optics :497一511.致謝凝視著即將完成的論文，心中涌動(dòng)著一種莫名的感受。最后，我還要說(shuō)：能進(jìn)入長(zhǎng)沙理工大學(xué)完成我的本科學(xué)業(yè)是我的榮幸！四年來(lái)能得到電子信息工程的多位老師的指導(dǎo)是我的幸運(yùn)！在四年的學(xué)習(xí)中，老師們淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)、求是、創(chuàng)新的治學(xué)精神，誨人不倦的師者風(fēng)范使我終生受益！附錄clear all。D:\畢業(yè)設(shè)計(jì)\39。%繪制子圖2x3的第一個(gè),顯示2行3列個(gè)圖像imshow(I),title(39。 %將顏色值換算成double型并進(jìn)行歸一化I=。)%%顯示水印圖像，及其標(biāo)題I=rgb2gray(I)。%讀取水印圖像figure(1)。%清除命令窗口所有的指令start_time=cputime。我要真誠(chéng)的致謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師——黃亞飛。目前也不斷有一些數(shù)字水印軟件出現(xiàn)，但是這些隱藏算法都比較簡(jiǎn)單。利用人的視覺(jué)特性的方法大多是針對(duì)圖像、視頻、文本等數(shù)字媒體，而利用人的聽覺(jué)特性的方法大多是音頻等介質(zhì)。(2)目前其他的數(shù)字水印技術(shù)，如對(duì)基于圖形、矢量圖和動(dòng)畫等媒體的數(shù)字水印技術(shù)研究的比較少，這也是今后數(shù)字水印技術(shù)的一個(gè)研究方向。根據(jù)對(duì)本領(lǐng)域的研究體會(huì)，認(rèn)為以下幾個(gè)方面有待于進(jìn)一步的研究：(1)水印基本原理和評(píng)價(jià)方法的進(jìn)一步研究，包括水印理論模型、水印結(jié)構(gòu)、水印嵌入策略、水印檢測(cè)算法、水印性能評(píng)價(jià)以及水印的標(biāo)準(zhǔn)化等。實(shí)現(xiàn)了一種數(shù)字水印的方法。歸納了信息隱藏及數(shù)字水印技術(shù)的分類、特性與應(yīng)用。雖然近幾年來(lái)在理論和應(yīng)用中取得了巨大的發(fā)展，但是到目前為止還尚未形成一個(gè)完整的理論體系，特別是還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，仍有許多的問(wèn)題尚未解決。由于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力不斷翻番以及網(wǎng)絡(luò)分?jǐn)傆?jì)算技術(shù)的不斷完善，因此傳統(tǒng)的加密方法已受到極大的挑戰(zhàn)，而新興的信息隱藏技術(shù)則可以進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性與可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在圖像質(zhì)量已經(jīng)失真的情況下，仍然能提取出清晰的水印，可見水印具有較好的抗壓縮的性能，魯棒性很強(qiáng)。如果該系數(shù)代表的是細(xì)節(jié)(高頻部分)，其能量較小(如矩陣右下部分的系數(shù))，忽略它并不會(huì)影響視覺(jué)品質(zhì)，則該對(duì)應(yīng)整數(shù)可以規(guī)定的大一些，使得該系數(shù)被除后商為0，也就是此系數(shù)所代表的成分。對(duì)亮度和色度頻率系數(shù)分別需要一個(gè)量化矩陣，如表32和表33所示。當(dāng)頻率系數(shù)經(jīng)過(guò)量化后，將頻率系數(shù)由浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱苏麛?shù)，這有利于執(zhí)行最后的編碼。JPEG使用之字型格式大致將空間頻率按從低到高的順序排列。例如：在采樣比例為4：1：1中，每個(gè)MCU單元中含有4個(gè)亮度矩陣、1個(gè)Cb矩陣和1個(gè)Cr矩陣。執(zhí)行完這一步驟后，圖像數(shù)據(jù)就壓縮了50%和33%。要用JPEG基本壓縮方法處理真彩色圖像，首先要把RGB顏色模式圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB顏色模式的數(shù)據(jù)，Y表示亮度，Cb、Cr分別表示色度和飽和度。因此，JPEG壓縮一般把圖像分解為8x8的子塊進(jìn)行變換?？梢奃CT算法還是不錯(cuò)的。 經(jīng)高斯低通濾波后的圖像提取出的水印和原始水印比較 圖像剪切圖像處理中，一個(gè)圖像的不重要部分經(jīng)常被剪切掉，對(duì)圖像的上方進(jìn)行剪切，圖像剪切后依然清晰，依然清晰可見，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，說(shuō)明水印抵抗剪切的能力非常強(qiáng)，對(duì)這種攻擊有著較強(qiáng)的魯棒性。數(shù)字水印技術(shù)的另一項(xiàng)重要指標(biāo)就是考察對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)水印嵌入的圖象未檢測(cè)時(shí)，看其對(duì)于原始的載體圖象實(shí)行攻擊后，水印的可承受度和載體圖象以及提取水印的效果如何。PSNR計(jì)算公式如(43)所示PSNR=10log(2552 /MSE) (43)PSNR 的單位為dB。而radio的意思是比率或比列的。對(duì)被恢復(fù)出的水印信號(hào)和原始水印信號(hào)的相似程度進(jìn)行計(jì)算。 原始圖像與嵌入水印后的圖像對(duì)比 水印的提取對(duì)原始圖像和嵌入水印的圖像分別進(jìn)行離散余弦變換。當(dāng)水印信號(hào)相對(duì)宿主信號(hào)較小時(shí)，還可以保證不可見性。(3)水印的嵌入。(2)水印信號(hào)的產(chǎn)生。DCT系數(shù)量化一般根據(jù)一張量化表提供的元素進(jìn)行量化。每個(gè)正交基信號(hào)對(duì)應(yīng)于64個(gè)獨(dú)立二維空間頻率中的一個(gè)。在對(duì)圖像進(jìn)行處理時(shí)，有損模式下，通常DCT算法采用將88像素塊作為一個(gè)數(shù)據(jù)單元，對(duì)88大小的圖像數(shù)據(jù)塊進(jìn)行二維離散余弦變換。比如選擇之字型排列的O～63個(gè)DCT系數(shù)中序號(hào)為3～12的用來(lái)嵌入秘密信息。因此，兼顧嵌入秘密信息的隱蔽性和魯棒性，低中頻帶可以考慮作為嵌入秘密信息的理想位置選擇?？傊肈CT系數(shù)嵌入秘密信息時(shí)，隱蔽性和魯棒性是一對(duì)矛盾體，為了保證圖像的質(zhì)量，一般不用DC分量做嵌入位置。其過(guò)程為上述嵌入秘密信息算法的逆運(yùn)算：先將隱密圖像分割為互不重疊的88子塊；對(duì)每一個(gè)子塊進(jìn)行DCT變換；然后對(duì)DCT變換后的系數(shù)進(jìn)行嵌入算法的相反運(yùn)算，得到提取的圖像子塊；最后將上面得到的所有圖像子塊合并成一個(gè)完整的圖像。定義大小為MN的圖像f(x,y)的二維離散余弦變換F(u,v)為： （36）二維離散余弦反變換(2DIDCT)f(x,y)為： （37）DCT變換相當(dāng)于將圖像分解到一組不同的空間