【正文】 度量值的計(jì)算包括以下步驟：首先對(duì)圖像進(jìn)行粗分塊，用濾波器組將編碼誤差和原圖分解到各個(gè)知覺(jué)組件中；然后用原圖作為掩蔽對(duì)象對(duì)每一像素計(jì)算檢測(cè)上限。 大部分用在視覺(jué)信息處理中的失真量度量或質(zhì)量度量方法都屬于差分失真度量 ( Difference Distortion Metric)。 考慮上述這些參數(shù)，對(duì)于公平的測(cè)試基準(zhǔn)和性能評(píng)估，待評(píng)估水印方法必須在各種不同的測(cè)試圖像集中進(jìn)行測(cè)試。但是，同時(shí)也希望這些圖像被掃描并被放到因特網(wǎng)上以后能夠得到保護(hù)。如果為了增強(qiáng)提取水印信息的準(zhǔn)確性而使用糾錯(cuò)碼等技術(shù)，則嵌入的比特?cái)?shù)還需要增加。一般而言，在水印健壯性與不可感知性之間需要進(jìn)行折衷。小波域數(shù)字水印設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)26 圖 原始圖象 圖 載入水印后圖像 圖 原始水印圖像從仿真實(shí)驗(yàn)可以看出，加入水印后的圖像與原始圖像沒(méi)什么不同，這體現(xiàn)了數(shù)字水印的不可見(jiàn)性，同時(shí)反映了數(shù)字水印的安全性。（6）水印的提取是水印嵌入的逆過(guò)程，水印提取的過(guò)程中不需要使用原始圖像，只需知道水印嵌入的系數(shù)對(duì)位置，通過(guò)系數(shù)對(duì)之間的關(guān)系即可確定相應(yīng)的水印值，水印提取方式如下： ()????1,0MiiWn????????其中 為水印嵌入系數(shù)對(duì)在低頻系數(shù)序列中的位置， 表示該水印序列中第 位。在提取過(guò)程中，根據(jù)相應(yīng)位置上系數(shù)對(duì)的關(guān)系確定所包含的水印信息，因此，在水印的提取過(guò)程中只需知道水印嵌入位置，而無(wú)需使用原始圖像。將原始圖像不重疊地分成88的子塊，對(duì)每個(gè)子塊獨(dú)立地進(jìn)行DCT，可以共享一些JPEG標(biāo)準(zhǔn)的特性。 算法的優(yōu)缺點(diǎn)該種算法在健壯性和安全性是非常優(yōu)秀的，可以抵抗各種常見(jiàn)的攻擊，但是，本算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，理論和實(shí)現(xiàn)的距離較大 [11]。滿足條件的組塊不TNi,同于不滿足的。兩個(gè)連續(xù)選擇的組塊之間的距離滿足函數(shù)： ()其中， 代表兩個(gè)連續(xù)選擇的組塊之間的距離，L 是高斯分布的維數(shù)，G() 是網(wǎng)絡(luò)xj的輸出， 、 、 代表水印提供的分布的參數(shù)。圖像分為 88 塊組成。這幾種方法的結(jié)合正式產(chǎn)生 JPEG 高壓縮比的原因。第一步，熵編碼的中間格式表示：先看 DC 系數(shù)。零行程長(zhǎng)度超過(guò) 15 個(gè)時(shí)，有一個(gè)符號(hào)(15 ，0) ，塊結(jié)束時(shí)只有一個(gè)符號(hào)(0，0) 。為了進(jìn)一步提高壓縮比，需要對(duì)其再進(jìn)行熵編碼，這里選用 Huffman 編碼，分成兩步：（1） 熵編碼的中間格式表示對(duì)于 AC 系數(shù)，有兩個(gè)符號(hào)。我們可以對(duì) Y 采用細(xì)量化，對(duì)UV 采用粗量化，可進(jìn)一步提高壓縮比。 JPEG 的壓縮原理JPEG 的壓縮原理其實(shí)上面介紹的那些原理的綜合，博采眾家之長(zhǎng)，這也正是JPEG 有高壓縮比的原因。 無(wú)損壓縮和有損壓縮：JPEG2022 提供無(wú)損和有損兩種壓縮方式，無(wú)損壓縮在許多領(lǐng)域是必須的，例如醫(yī)學(xué)圖像中有時(shí)有損壓縮是不能忍受的，再如圖像檔案中為了保存重要的信息較高的圖像質(zhì)量是必然的要求，同時(shí) JPEG2022 提供的是嵌入式碼流，允許從有損到無(wú)損的漸進(jìn)解壓。它的目標(biāo)是進(jìn)一步改進(jìn)目前壓縮算法的性能，以適應(yīng)低帶寬、高噪聲的環(huán)境，以及醫(yī)療圖像、電子圖書(shū)館、傳真、inter 網(wǎng)上服務(wù)和保安等方面的應(yīng)用。 算法中常用的 MATLAB 函數(shù)介紹湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)15MATLAB 有豐富的庫(kù)函數(shù)，其中有實(shí)現(xiàn)數(shù)字水印算法 FFT, DCT , DWT 等函數(shù)和相關(guān)處理函數(shù)，大大簡(jiǎn)化了算法的實(shí)現(xiàn)。MATLAB 語(yǔ)言在各國(guó)高等院校與研究單位發(fā)揮著重大的作用。（2）強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能。在此基礎(chǔ)上，高版本的 Matlab 已逐步擴(kuò)展到科學(xué)及工程計(jì)算的其它領(lǐng)域。所以可以說(shuō)，Mat1ab 語(yǔ)言不僅是一種語(yǔ)言，廣義上講是一種該語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，即語(yǔ)言調(diào)試系統(tǒng)。 （2）用戶使用方便 Matlab 語(yǔ)言是一種解釋執(zhí)行的語(yǔ)言（在沒(méi)被專(zhuān)門(mén)的工具編譯之前） ，它靈活、方便，其調(diào)試程序手段豐富，調(diào)試速度快，需要學(xué)習(xí)時(shí)間少。在此環(huán)境下所解問(wèn)題的 Matlab 語(yǔ)言表述形式和其數(shù)學(xué)表達(dá)形式相同，不需要按傳統(tǒng)的方法編程。第 3 章 MATLAB 軟件介紹 MATLAB 簡(jiǎn)介 在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中，往往要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，其中包括矩陣運(yùn)算。該技術(shù)可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否被篡改。DVD 防拷貝系統(tǒng)就是拷貝控制的一個(gè)典型的例子。（3）隱秘通信數(shù)字水印技術(shù)是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)分支，其不被感知的特性使得利用數(shù)字水印實(shí)現(xiàn)隱秘通信成為可能。 數(shù)字水印的應(yīng)用數(shù)字水印技術(shù)最早是作為一種版權(quán)保護(hù)技術(shù)被提出來(lái)的，但隨著數(shù)字水印技術(shù)研究的深入，其應(yīng)用領(lǐng)域己經(jīng)有了很大的擴(kuò)展，目前，數(shù)字水印技術(shù)研究針對(duì)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括下面的幾個(gè)方面：（1）版權(quán)保護(hù) 數(shù)字水印技術(shù)最初就是為了幫助解決數(shù)字時(shí)代的版權(quán)保護(hù)問(wèn)題而被提出的，而版權(quán)保護(hù)現(xiàn)今仍是數(shù)字水印最主要的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。不管是隱性還是顯性，但是必須的。 （6）按水印隱藏的位置劃分按數(shù)字水印的隱藏位置，我們可以將其劃分為時(shí)（空）域數(shù)字水印、頻域數(shù)字水印、時(shí)/頻域數(shù)字水印和時(shí)間/尺度域數(shù)字水印。按水印的用途，我們可以將數(shù)字水印劃分為票證防偽水印、版權(quán)保護(hù)水印、篡改提示水印和隱蔽標(biāo)識(shí)水印。明文水印在檢測(cè)過(guò)程中需要原始數(shù)據(jù)，而盲水印的檢測(cè)只需要密鑰，不需要原始數(shù)據(jù)。用于版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印要求有很強(qiáng)的魯棒性和安全性，除了要求在一般圖象處理（如：濾波、加噪聲、替換、壓縮等）中生存外，還需能抵抗一些惡意攻擊。嵌入算法是水印系統(tǒng)的關(guān)鍵，它描述了如何將水印信息嵌入到原始圖像信息中，算法的好壞直接影響到數(shù)字水印系統(tǒng)的效果。除了上述的這些特性之外，數(shù)字水印技術(shù)可能涉及的方面還有很多。但是可以看到，如果將生成水印模板的種子密鑰也作為水印信息小波域數(shù)字水印設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6的一個(gè)部分，或者將作品分割為幾個(gè)片斷分別嵌入水印，這個(gè)簡(jiǎn)單的水印系統(tǒng)所能夠傳遞的信息容量就不再限于 1 個(gè)比特了。最后一種攻擊則表現(xiàn)為非法地嵌入水印信息，這種攻擊也叫偽造攻擊，即嵌入偽造的水印。在經(jīng)過(guò)這些操作后，魯棒的水印算法應(yīng)仍能從水印圖像中提取出嵌入的水印或證明水印的存在。水印算法識(shí)別被嵌入到保護(hù)對(duì)象中的所有者的有關(guān)信息（如注冊(cè)的用戶號(hào)碼、產(chǎn)湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)5品標(biāo)志或有意義的文字等）并能在需要的時(shí)候?qū)⑵涮崛〕鰜?lái)。然而，由于形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的算法要求必須具有優(yōu)越性、通用性，健壯性和有效性，并要得到世界各國(guó)的認(rèn)同，所以形成標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。近年來(lái)數(shù)字水印技術(shù)的研究和發(fā)展都很迅猛，其研究方向也呈多元化，歸納起來(lái)大致有如下幾個(gè)方向：小波域數(shù)字水印設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4首先很多研究著在試圖使水印處理技術(shù)與編碼算法的統(tǒng)一起來(lái)。迄今為止，學(xué)術(shù)界在這方面的研究思路一直未能突破“文件加密”的思維模式，然而，經(jīng)過(guò)加密的文件往往是混亂無(wú)序的，容易引起攻擊者的注意。國(guó)內(nèi)目前在證件防偽領(lǐng)域面臨巨大的商機(jī)，由于缺少有效的措施，使得“造假”、“買(mǎi)假”、“用假”成風(fēng)，已經(jīng)嚴(yán)重地干擾了正常的經(jīng)濟(jì)秩序，對(duì)國(guó)家的形象也有不良影響。本文提出了一種基于 DCT（離散余弦變換）的水印算法，該算法主要進(jìn)行了以圖像子塊作為嵌入基本單元的水印技術(shù)研究，通過(guò)建立系數(shù)掩蔽模型實(shí)現(xiàn)水印嵌入強(qiáng)度的自適應(yīng)調(diào)整。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法嵌入的水印具有較好的魯棒性 [1]。通過(guò)水印技術(shù)可以確認(rèn)該證件的真?zhèn)?，使得該證件無(wú)法仿制和復(fù)制。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得利用公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保密通信有了新的思路，利用數(shù)字化聲像信號(hào)相對(duì)于人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)冗余，可以進(jìn)行各種時(shí)（空）域和變換域的信息隱藏，從而實(shí)現(xiàn)隱蔽通信 [4]。數(shù)字產(chǎn)品的發(fā)布和使用通常要經(jīng)過(guò)編碼和傳輸。其中基于 DCT 變換和小波變換的水印處理技術(shù)是各國(guó)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)，形成標(biāo)準(zhǔn)的可能性最大。水印可以用來(lái)判別對(duì)象是否受到保護(hù)，并能夠監(jiān)視被保護(hù)數(shù)據(jù)的傳播、真?zhèn)舞b別以及非法拷貝控制等。如果不掌握水印的所有有關(guān)知識(shí)，數(shù)據(jù)產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)標(biāo)志應(yīng)該很難被偽造。數(shù)字水印系統(tǒng)的安全性在水印的許多應(yīng)用中都非常重要，但并不是每種水印系統(tǒng)都必須考慮這一特性，而在水印的不同應(yīng)用中，對(duì)安全性的要求也不同。本文提出的水印方案都是 1 比特水印，但是只要稍經(jīng)改造，就能夠變成能夠傳遞一定信息量的多比特水印方案。并不是每一個(gè)水印系統(tǒng)都必須將數(shù)字水印各種性能同時(shí)都優(yōu)化到最好的程度，實(shí)際上也不可能做到這一點(diǎn)。預(yù)處逆過(guò)程主要是為了恢復(fù)預(yù)處理過(guò)程之前的某些屬性而設(shè)置的。原始數(shù)字圖象嵌 入算 法預(yù)處理逆過(guò)程水 印圖 像提 取原始數(shù)字圖象原始數(shù)字圖像數(shù) 字水 印預(yù)處理 預(yù)處理預(yù)處理小波域數(shù)字水印設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8易損水?。‵ragile Watermarking） ，與魯棒水印的要求相反，易損數(shù)字水印主要用于完整性保護(hù)，這種水印同樣是在內(nèi)容數(shù)據(jù)中嵌入不可見(jiàn)的信息。一般來(lái)說(shuō)，明文水印的魯棒性比較強(qiáng)，但其應(yīng)用受到存儲(chǔ)成本的限制。票證防偽水印是一類(lèi)比較特殊的水印，主要用于打印票據(jù)和電子票據(jù)、各種證件的防偽。時(shí)（空）域數(shù)字水印是直接在信號(hào)空間上疊加水印信息，而頻域數(shù)字水印、時(shí)/頻域數(shù)字水印和時(shí)間/尺度域數(shù)字水印則分別是在 DCT 變換域、時(shí)/ 頻變換域和小波變換域上隱藏水印。因而作為不可覺(jué)察性的要求，宿主數(shù)據(jù)上的每個(gè)采樣點(diǎn)的值（空間域或頻率域）的改變程度與其自身相比應(yīng)該相對(duì)比較小。在數(shù)字作品中加入水印，當(dāng)作品被盜版或出現(xiàn)版權(quán)糾紛時(shí)，所有者即可從作品中提取水印信號(hào)作為其擁有版權(quán)的依據(jù)，從而保護(hù)版權(quán)所有者的權(quán)益。公用網(wǎng)絡(luò)上存在大量的數(shù)字多媒體信息，可以把需要傳遞的信息用數(shù)字水印的方法嵌入到載體作品中，并將載體作品直接放到公用網(wǎng)絡(luò)上。除了拷貝控制，只要有相應(yīng)的硬件，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于作品使用、修改等其他操作的一些限制。在法律、醫(yī)學(xué)、或是商業(yè)的一些應(yīng)用中，確定作品的內(nèi)容是否被修改、偽造或特殊處理過(guò)是非常重要的。這小波域數(shù)字水印設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12些運(yùn)算一般來(lái)說(shuō)難以用手工精確和快捷地進(jìn)行，而要借助計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的程序做近似計(jì)算。不過(guò)，Matlab 作為一種新的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，要想運(yùn)用自如，充分發(fā)揮它的威力，也需先系統(tǒng)地學(xué)習(xí)它。人們用任何一種語(yǔ)言編寫(xiě)程序和調(diào)試程序一般都要經(jīng)過(guò)四個(gè)步驟：編輯、編譯、連接以及執(zhí)行和調(diào)試。 （3）擴(kuò)充能力強(qiáng) 高版本的 Matlab 語(yǔ)言有豐富的庫(kù)函數(shù)，在進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用，而且 Matlab 的庫(kù)函數(shù)同用戶文件在形成上一樣，所以用戶文件也可作為 Matlab 的庫(kù)函數(shù)來(lái)調(diào)用。因此，不久的將來(lái)，它一定能名符其實(shí)地成為“萬(wàn)能演算紙式的”科學(xué)算法語(yǔ)言。能夠方便、高效地實(shí)現(xiàn)音頻、視頻中的大量矩陣運(yùn)算。 MATLAB 具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、方便實(shí)用的繪圖功能和語(yǔ)言的高度集成性，它在其他科學(xué)與工程領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣，并且有著更廣闊的應(yīng)用前景和無(wú)窮無(wú)盡的潛能。下面簡(jiǎn)要介紹與數(shù)字水印算法實(shí)現(xiàn)有關(guān)的一些常用函數(shù)，函數(shù)的具體用法也可以通過(guò)命令 help{函數(shù)名} 來(lái)獲取 [8]。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)為主的多解析編碼方式。漸進(jìn)傳輸：現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的 JPEG 圖像下載時(shí)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)。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(guò)程的逆過(guò)程：圖 解碼器流程88 的圖 像經(jīng)過(guò) 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(shí)際上是空間域的低通濾波器)。所以上面所說(shuō)的量化表通常有兩張，一張是針對(duì) Y 的；一張是針對(duì) UV 的。符號(hào) 1 為行程和尺寸，即上面的（RunLength ，Size ）。對(duì)符號(hào) 1 進(jìn)行 Huffman 編碼（亮度，色差的 Huffman 碼表不同）。假設(shè)前一個(gè) 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)。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(duì)其編碼，將原圖像與它的差值（所稱(chēng)差值圖像）進(jìn)行第二級(jí)編碼。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。下面，我們按行掃描來(lái)?i?i,rji,LNk?選出符合條件的組塊。為保證只有一個(gè)分布函數(shù)應(yīng)用于組塊的選擇，我們?cè)O(shè)定：，for j=2,…,N, i=1…,L ()??,1,minijijijT?????上式保證了在此時(shí)，只有唯一一個(gè)函數(shù)應(yīng)用于下一組塊的選擇。 一種基于圖像子塊的 DCT 域水印算法用來(lái)嵌入水印的 DCT 系數(shù)滿足如下條件：(1)在經(jīng)過(guò)常見(jiàn)信號(hào)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(guò)多的為信號(hào)處理和噪聲干擾所改變。因此，為了與JPEG算法更好地適應(yīng)，將原始圖像劃分成多個(gè)88的子塊，每個(gè)圖像子塊獨(dú)立地進(jìn)行DCT，并在其DCT域中嵌入一位水印信息。水印是二值圖像，選取二值圖像的原因只有以下兩點(diǎn)：（1）二值圖像具有一定的視覺(jué)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(guò)程中不