【正文】 樣采用行程編碼就很有效。經(jīng)過 ZigZag 掃描后，遇到的第一個非零系數(shù)為2，其中遇到零的個數(shù)為 1，查表得 Size=2。湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)21 19以上我們介紹了 JPEG 壓縮的原理，其中 DC 系數(shù)使用了預(yù)測編碼 DPCM，AC 系數(shù)使用了變換編碼 DCT，二者都使用了熵編碼 Huffman，可見幾乎所以傳統(tǒng)的壓縮方法在這里都用到了。亞采樣和內(nèi)插可進(jìn)行多次，形成階梯式處理，輸出圖像由小到大，但每幅圖像都是清晰的，也可以都內(nèi)插到原圖像大小，則圖像逐漸由模糊變?yōu)榍逦?算法簡述DCT 算法的過程，整個過程分為兩步；水印加入和水印提取。 組塊的選擇加印步驟有兩個階段，每個階段分別使用水印的不同部分。小波域數(shù)字水印設(shè)計與實現(xiàn)22組塊的選擇基于高斯網(wǎng)絡(luò)分布，這個分布模型應(yīng)用于多種時間序列應(yīng)用中。?這樣，滿足此條件的組塊組成一個時間序列，我們假設(shè) ， ，滿足1??i L,.條件的組塊必須滿足以下條件： ＞()Gx? ?1,mod)(, ???jLiji r,1,其中， ，這樣不同的參數(shù)數(shù)目是 。上式給出的 確定了下一個組塊與前一個組塊的間隔。水印加印的位置取決于水印的參數(shù)和掃描的順序。在這樣獨立的部分內(nèi)完成水印的加入后，重復(fù)整個過程，知道整個圖像被均勻的加入了水印信息。在 DCT 水印算法中，直流分量(DC)被明確的排除在外，主要是避免加水印的圖像出現(xiàn)塊效應(yīng)，因此，水印嵌入位置應(yīng)當(dāng)在交流系數(shù)(AC)中選取。本論文中，基于子塊的DCT域水印方案即是以DCT的低頻域作為嵌入?yún)^(qū)域的一種水印算法。水印的嵌入是基于改變原始圖像DCT系數(shù)之間的關(guān)系，因為這種關(guān)系在JPEG有損壓縮過程中是基本保持不變的。嵌入方式的選擇主要是基于水印提取過程中是否使用原始圖像的考慮，該方案選擇以DCT域中的相鄰系數(shù)對之間的相互關(guān)系來代表水印信息，嵌入的基本原則是保持原系數(shù)對之間的關(guān)系不變，并通過適當(dāng)?shù)匦薷倪M(jìn)一步維持這種關(guān)系。對圖像子塊進(jìn)行DCT變換，對系數(shù)矩陣作ZigZag掃描，得到由低頻至高頻排列的DCT系數(shù)序列。為了在遭受攻擊是能更好的維護(hù)這種關(guān)系，需要進(jìn)一步對這種關(guān)系進(jìn)行擴(kuò)大，因此，將系數(shù)對按如下方式修改： 當(dāng)水印信息為1時， ()????maxaxm11MiiQi?????????當(dāng)水印信息為 0 時， ()????mininm1ia????（5）將修改后的系數(shù)序列還原為矩陣形式，對其進(jìn)行IDCT后，所得的圖像子塊即為嵌入一位水印信息后的圖像子塊，將所有3232個嵌入水印后的圖像子塊重新構(gòu)成整扶原始圖像。由此可以看出，若使用上式描述二值水印的相似度，可????,0,1wij?以發(fā)現(xiàn)水印值 時的相似情況未能得到體現(xiàn)。其中PSNR表示水印圖像與原始圖像的相似度，NC 表示提取水印與原始水印的相似度。 圖 原始圖像 圖 添加噪聲后的圖像 圖 原始水印圖像 圖 加入噪聲后水印圖像二組實驗結(jié)果都表明，提取出的水印具有較好的相似度，說明該算法對高斯噪聲有較好的魯棒性。對水印的評估主要包括以下兩個方面：水印健壯性的評估：嵌入水印對圖像引起的失真的主觀和客觀定量評估。 影響水印健壯性的因素 （1）嵌入的信息量。為了解決所有權(quán)問題，可以隱藏類似于國際標(biāo)準(zhǔn)圖書編號 ( ISBN , I nternational Standard Book Number，約 10 個阿拉伯?dāng)?shù)字)或國際標(biāo)準(zhǔn)記錄碼 (ISRC , International Standard Recording Code，約 12 個字母數(shù)字或字符)這樣的信息，在此信息之前可能還需要加上版權(quán)年份、著作的允許以及允許級別等，這就意味著在一幅圖像中需嵌入大約 70 位的秘密信息。增加健壯性就要增加水印嵌入強度，相應(yīng)地也會增加水印的可見性。對用于打印的圖像，通常需要它是高清晰度的。一個公平的基準(zhǔn)測試所能適應(yīng)的圖像尺寸范圍應(yīng)該很大，從幾個到上萬個像素，并且用于測試的圖像也應(yīng)該為不同類型的圖像。許多安全系統(tǒng)不能夠抵御一些簡單的攻擊，往往是因為系統(tǒng)設(shè)計者在設(shè)計系統(tǒng)時沒有遵循基本的密碼學(xué)原理。 視覺質(zhì)量的定量描述 正如前面所提及的， 在水印可見性和健壯性之間存在著折衷。（1） 基于像素的度量方法基于像素的失真量度量方法屬于量化失真度量(Quantit ative Distortion Metric)，用它得到的結(jié)果不依賴于主觀評估，它允許在不同的方法之間進(jìn)行公平的比較。近幾年，越來越多的研究集中于這種具有自適應(yīng)性能的失真量度量方法中，很可能將來的水印系統(tǒng)測試基準(zhǔn)就使用這種定量度量方法。可見性質(zhì)量利用了人的視覺系統(tǒng)的對比敏感性和掩蔽現(xiàn)象，它是基于人的空間視覺的多通道模型。對整體圖像的度量采用掩蔽峰值信噪比 (MPSNR),由下式給出： MPSNR = 。最后根據(jù)給定的門限計算濾波誤差，對所有的顏色通道進(jìn)行上述操作。（2） 可見性質(zhì)量度量人們認(rèn)識到基于像素的失真量度量的弱點，于是近幾年來，越來越多的研究集中于與人的視覺系統(tǒng) (HVS)相適應(yīng)的失真量度量，這種度量方法考慮了對人的視覺影響的各種因素。該度量都是建立在原始的未失真圖像與修改后的失真圖像的差值的基礎(chǔ)上的。對水印可見性的評估可以用定量量標(biāo)準(zhǔn)，在本節(jié)中，介紹兩種定量度量的方法：一種采用基于普通像素的失真量度量方法： 另一種采用基于人的視覺系統(tǒng)(HVS)的度量方法。并且，為了得到在統(tǒng)計上有效和可信的結(jié)果，必須使用不同的密鑰和改變水印的不同強度來對待評估水印系統(tǒng)進(jìn)行評估。盡管密鑰的數(shù)量不直接影響到水印的可見性和健壯性，但它對系統(tǒng)的小波域數(shù)字水印設(shè)計與實現(xiàn)30安全起了重要的作用。除了圖像的尺之外，圖像的特性也對水印的健壯性產(chǎn)生重要影響。圖像的尺寸對嵌入水印的健壯性有直接影響。 （2）水印嵌入強度。對同一種水印方法而言，要嵌入的信息越多，則水印的健壯性越差。因此，為了能夠進(jìn)行公平合理的性能評估，我們必須盡量保證各個水印系統(tǒng)是在可比較的條件下進(jìn)行測試，即應(yīng)該在給定圖像視覺可見性要求的前提下進(jìn)行測試。圖 原始圖像 圖 濾波后的圖像 . 圖 原始水印圖像 圖 壓縮圖像提取出的水印圖像小波域數(shù)字水印設(shè)計與實現(xiàn)28從仿真實驗的數(shù)據(jù)可見，該算法的提取水印與原始水印之間保持較高的相似度，水印視覺質(zhì)量也較好，說明該算法對中值濾波有較好的魯棒性。仿真實驗一：對水印圖像進(jìn)行 JPEG 壓縮，并從壓縮圖像中提取出水印。,ijwijijNCMN??其中 是 的邏輯非運算，M，N 表示水印圖像大小 [1]。i n通?；叶人〉南嗨贫缺磉_(dá)式為： ，但是，這種檢測原則2, , ,/mnnnNCII??對于灰度圖像水印更為有效，對二值圖像水印，使用該方法卻有失客觀性。在這兩類系數(shù)對中，分別找出系數(shù)對中兩個系數(shù)差異值最大的作為用來嵌水印的系數(shù)對： ()????????maxmax,1max1MiiiMiiMi?????原始圖像象圖像子塊DCT 系數(shù)對 水印序列 W(n)二值圖像 子塊 FDCTZigZag 掃描量化表嵌入算法IDCT水印子塊水印圖象置亂湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 25 ()????????minmin,1max1MMiiMi?????其中 為水印系數(shù)， 為水印系數(shù)的位置。水印是二值圖像，選取二值圖像的原因只有以下兩點：（1）二值圖像具有一定的視覺直觀性；（2）二值圖像的數(shù)據(jù)只有0或1，有利于水印的提取過程中不使用原始圖像，所示： 基于圖像子塊的DCT域水印嵌入過程整個基于子塊的DCT域水印算法的具體內(nèi)容如下：（1）對JPEG標(biāo)準(zhǔn)中的亮度量化矩陣進(jìn)行ZigZag掃描，得到序列 。系數(shù)的選取以單個子塊的DCT低頻系數(shù)為范圍，以相鄰系數(shù)對作為選取的基本單元，按照相鄰系數(shù)對之間的大于、小于關(guān)系進(jìn)行系數(shù)對小波域數(shù)字水印設(shè)計與實現(xiàn)24分類。因此，為了與JPEG算法更好地適應(yīng)，將原始圖像劃分成多個88的子塊，每個圖像子塊獨立地進(jìn)行DCT，并在其DCT域中嵌入一位水印信息。因此，低頻域的水印有利于水印的魯棒性，但是不利于水印的不可見性。 一種基于圖像子塊的 DCT 域水印算法用來嵌入水印的 DCT 系數(shù)滿足如下條件：(1)在經(jīng)過常見信號處理和噪聲干擾后能很好地保留，即這些 DCT 系數(shù)不應(yīng)過多的為信號處理和噪聲干擾所改變。我們可以用下式估計加印位置區(qū)域的象素的數(shù)目。為保證只有一個分布函數(shù)應(yīng)用于組塊的選擇，我們設(shè)定：，for j=2,…,N, i=1…,L ()??,1,minijijijT?????上式保證了在此時，只有唯一一個函數(shù)應(yīng)用于下一組塊的選擇。我們假設(shè)已知前 組塊的位置，在加印的簽名階段我們必須確定下一個組塊的?位置。下面，我們按行掃描來?i?i,rji,LNk?選出符合條件的組塊。我們圖像是由無數(shù)個組塊組成的網(wǎng)格。第一步首先根據(jù)確定的高斯分布確定一些組塊，然后在將水印加在挑選出的組塊上。用無失真算法對這些測試圖片進(jìn)行壓縮編碼，大致可以達(dá)到 2:1 的壓縮比，所有上述結(jié)果都是在對 4:2:2CCIR601 格式 Y、Cb、Cr 三分量彩色圖像進(jìn)行處理時得到的，原圖像每種分量每象素 8 比特，按采樣率平均起來每象素 16 比特。原圖像經(jīng)低通濾波器后亞采樣，得到與尺寸縮小的圖像，用前述基本系統(tǒng)算法對其編碼，將原圖像與它的差值（所稱差值圖像）進(jìn)行第二級編碼。其余的點類似，可以求得這個 88 子塊熵編碼的中間格式為：(DC)(2)(3),(1,2)(2),(0,1)(1),(0,1)(1),(0,1)(1),(2,1)(1),(EOB)(0,0)第二步，熵編碼：對于(2)(3)：查 DC 亮度 Huffman 表得到 11，3 經(jīng)過 VLI 編碼為011；對于(1,2)(2) ：(1,2)查 AC 亮度 Huffman 表得到 11011，2 是 2 的反碼，為 01；對于(0,1)(1) ：(0,1)查 AC 亮度 Huffman 表得到 00，1 是 1 的反碼，為 0；……最后，這一 88 子塊亮度信息壓縮后的數(shù)據(jù)流為 11011, 1101101, 000, 000, 000, 111000,1010。假設(shè)前一個 88 子塊 DC 系數(shù)的量化值為 12，則本塊 DC 系數(shù)與它的差為 3，查表得 Size=2，Amplitude=3，所以DC 中間格式為(2)(3)。符號 2的碼字緊接于符號 1 的碼字之后。對符號 1 進(jìn)行 Huffman 編碼（亮度，色差的 Huffman 碼表不同）。對于 DC 系數(shù)，也有兩個符號。符號 1 為行程和尺寸，即上面的（RunLength ，Size ）。這里出現(xiàn)一個問題：這 63 個系數(shù)應(yīng)該按照怎么樣的順序排列？為了保證低頻分量先出現(xiàn)，高頻分量后出現(xiàn)，以增加行程中連續(xù)“0”的個數(shù)，這63 個元素采用了“之”字型（ZigZag ）的排列方法，如圖 所示。所以上面所說的量化表通常有兩張，一張是針對 Y 的；一張是針對 UV 的。JPEG 使用的顏色是 YUV 格式。其編碼器的流程為：圖 JPEG 編碼器流程解碼器基本上為上述過程的逆過程：圖 解碼器流程88 的圖 像經(jīng)過 DCT 變換后，其低頻分量都集中在左上角，高頻分量分布在右下角(DCT 變換實際上是空間域的低通濾波器)。 解碼器是編碼器的逆過程，如圖 所示，首先對碼流行嫡解碼，然后解量化和小波反變換，最后生成重建圖像數(shù)據(jù)正是由于 JPEG 的高壓縮比，使得它廣泛地應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)程序中，例如小波域數(shù)字水印設(shè)計與實現(xiàn)18碼表（從壓縮數(shù)據(jù)中得到）碼表（從壓縮數(shù)據(jù)中得到）IDCT 恢復(fù)圖象數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù) 熵編碼器 反量化器HTML 語法中選用的圖像格式之一就是 JPEG（另一種是 GIF） 。漸進(jìn)傳輸：現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的 JPEG 圖像下載時是按“塊”傳輸?shù)?，因此只能一行一行地顯示，而采用 JPEG2022 格式的圖像支持漸進(jìn)傳輸( Progressive Transmission)。 JPEG2022 的新特征及其應(yīng)用領(lǐng)域JPEG200 標(biāo)準(zhǔn)提供了一套新的特征，這些特征對于一些新產(chǎn)品 (如數(shù)碼相機) 和應(yīng)用( 如互聯(lián)網(wǎng)) 是非常重要的。JPEG 2022 與傳統(tǒng) JPEG 最大的不同，在于它放棄了 JPEG 所采用的以離散余弦變換( Discrete Cosine Transform )為主的區(qū)塊編碼方式，而采用以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet Transform)為主