【正文】 （ 2）對余下三個子圖進行畫直方圖操作，可以明顯發(fā)現(xiàn)子塊攜帶信息不是很多，全部集中在 一起，水平方向和垂直方向的細節(jié)子圖和對角線方向的細節(jié)子圖比較 ，顯然前者比后者系數(shù)及能量更大。 請看式 44 和 45，便是 尺度函數(shù)的公式： 河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 23 2, ( , ) 2 ( 2 , 2 )f f fj m nn x y n x m y n? ? ? （ 44）? ?2, ( , ) 2 ( 2 , 2 ) , , ,i j f f fj m n x y M x m y n i H V D? ? ? ? ? (45) 式中 i 的值代表二維小波函數(shù)上標值 H 、 V 和 D 。 （ 1） 高斯低通濾波后圖像 （ 2） 高斯低通濾波后提取的水印 （ 3） 與原水印比較 （ 1） 經(jīng)過 JPEG 壓縮的圖片 （ 2） 經(jīng)過 JPEG 壓縮后提取的水印 （ 3） 與原水印比較 河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 21 4）圖像剪切 圖 311 圖像剪切后的結(jié)果 結(jié)果分析如下： 根據(jù)實驗結(jié)果做出分析 經(jīng)過裁剪后 圖像 尺寸明顯變小 ，會丟失一部分圖像信息 ，但是 經(jīng)過離散余弦 算法 水印系統(tǒng) 提取的水印依然可以清晰的辨認 出水印信息，說明該系統(tǒng) 對裁剪 攻擊 具有很好的魯棒性。本實驗采用 imrotate 函數(shù)對圖像進行 30176。( , )kF uv 是替換后的系數(shù) ， ( , )kFuv 替換前的圖像系數(shù) ， ? 是嵌入強度因子， iW 是水印因子 。它作為一種加密處理 方式，有多種多樣的選擇和參數(shù)的設(shè)置都可以是可以自由控制。 圖 32 經(jīng) DCT 變換后 得到圖像 系數(shù)的走勢 圖像在經(jīng)過 DCT 正變換后，已經(jīng)打亂并分散為不同的空間頻域，正因為如此在圖32 中可以 看出從左 上 往右 下看去 系數(shù)的絕對值大體逐漸變小， 以對角線為分割可以將系數(shù) 頻域空間 劃分為三個區(qū)域， 對角線右下區(qū)域 為高頻區(qū)，對角線和對角線 左 上半圖 31 圖像經(jīng)過 DCT 變換后的系數(shù) 河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 15 部分為中頻區(qū)，直流系數(shù)附近的系數(shù)為低頻區(qū)。 通過上述對視覺系統(tǒng)特性的了解，針對具體圖像，我們只要分析人類視覺系統(tǒng)模型中的可見閥值，保證嵌入時低于此門限，那么在觀察時是不會輕易發(fā)現(xiàn)圖像修改的痕跡。 峰值信噪比 的計算方法如式（ 22）所示： ( , )( , )2102(m a x ( , )( , ) 1 0 l o g 1( , ) ( , ) )mnwmnII m nP S N R I wI m n I m nN?????????? ? （ 25） 式中單位是 dB,I 為宿主信號 ， w 為 水印信 號 ,wI 表示 水印信號， ( , )mn 表示像素點，IN 為圖像總得像素數(shù)。)( ) 39。 數(shù)字水印的評估標準 數(shù)字水印主要有 以下幾個標準：魯棒性、 隱蔽性 、安全性和確定性，其中 魯棒性和 隱蔽 性最為重要，衡量這兩個指標，我們一般使用 相關(guān)系數(shù)和峰值信噪比來定量分析。被攻擊的水印系統(tǒng) 中水印 信息 仍然存在， 并 且 強度不會變化，但是水印信息會發(fā)生無法挽回的 錯位 ，難以 維持正常水印提取過程所需要的同步 性 要求 。 那么水印的檢測 器 就無法進行 檢測 而失效 [26]。 并且 各種類型的數(shù)字水印算法都有自己的弱點 ， 總得來說 水印是 很害怕攻擊的 。 1 1 m o d39。 1 , 2 , , 1 ,x y x y N N??為圖像矩陣階數(shù) ， ? ?,xy 為原始圖像像素位置 ， ? ?39。 基于生理 模型 的方法 不僅被 用于多媒體數(shù)據(jù)壓縮 ，數(shù)字水印系統(tǒng) 亦可以利用。然后 LL2 低頻子圖依 舊可以繼續(xù)分解 ， 隨著分辨率不斷的 減小，圖像的 能量 越來越集中 [25]。典型算法主要有離散余弦變換算法和離散小波變換算法。 典型數(shù)字 圖像 水印算法介紹 在數(shù)字水印系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)字水印算法 的 研究成果可謂是琳瑯滿目 ，在 大量瀏覽 有關(guān)數(shù)字水印算 法的參考文獻進行研究閱讀后，不難發(fā)現(xiàn)， 當 前 的數(shù)字水印算法一般都是在最初提出的幾種水印算法的理論基礎(chǔ)上，對 算法 的思想與技術(shù)方案做出的完善或改進，對數(shù)字水印系統(tǒng)能夠 繼續(xù)深入 研究的關(guān)鍵點就在于 要能夠 非常 熟悉傳統(tǒng) 的數(shù)字河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 7 水印 算法。易損水印 系統(tǒng) 在 面 對 平常的 圖像處理 形式 （ 例 如：濾波、 旋轉(zhuǎn)、 噪聲、替換、壓縮等）時要 有較強的 不可丟失性 ，同時 還 要求 具有對處理操作有 較強的敏感性，即 隨著原始目標圖 像數(shù)據(jù)的改變丟失 ， 提取水印時要將發(fā)生的改變和丟失信息的狀態(tài)表現(xiàn) 出來 ，基于這種 對 原始 信號 變 動 的 敏感 特點 ， 檢測者只需根據(jù) 易損水印的 改變 狀態(tài)就可以 得出原始 數(shù)據(jù)是否被 惡意修 改過 [23]。 （ 5）低錯誤率 :水印檢測時出現(xiàn)檢測錯誤的概率必須相當?shù)?，保證 提取水印的準確率 。 第六章 總結(jié)，通過對 兩種算法的 PSNR 和 NC 系數(shù)進行比較分析，客觀的對變換域下的數(shù)字水印技術(shù)進行 總結(jié)。第二代水印算法主要基于內(nèi)容特征的方法，局部化了水印的 嵌 入與河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 4 提取，第二代水印技術(shù)己經(jīng)越來越受到研究者關(guān)注 [21]。Kaewkamnerd 和 Kwon 等人利用 HVS在 DCT 域確定水印的嵌入位 置和強度 [17]。 并且 不僅如此，國家自然科學(xué)基金， 86 973等項 目 中 數(shù)字水印 技術(shù)的規(guī)劃赫然在列 [12]。 今天我們使用的人民幣上用來識別真?zhèn)蔚木褪撬〖夹g(shù)，在各種防偽標識中 也都可以見到水印的出現(xiàn)。 數(shù)字水印技術(shù)具有 其 獨特的加密方法 ， 它通過 一定的 嵌入算法將具有特殊意義的水印 信息 隱藏在 目標 圖像 數(shù)據(jù)中， 所 要求 的是 嵌入 系統(tǒng)中的 水印 信息 不 可以將 原始 圖像 的 基本外觀 和 尺寸 大小 發(fā)生明顯的改變，也就是說 是 嵌入水印 不 可以 影響 原本 圖像 數(shù)據(jù)的 外在市場 價值，在水印系統(tǒng)提取水印信息的 階段 ，隱藏其中的 水印 信息 提取后 不 可以 無法識別 。 過去 使用 傳統(tǒng) 方法的 安全 加密技術(shù)來對圖像數(shù)據(jù)進行加密處理 ， 到了今天 傳統(tǒng)信息安全 加密技術(shù) 已經(jīng)越來越 顯得 無力了 。數(shù)字化指的是 將 信息 以數(shù)字的形式進行存儲 ， 從而使 的信息可以大量存儲、 更加 輕易地 編輯和復(fù)制 。本文主要 基于 對數(shù)字圖像水印系統(tǒng)在變換域下的實現(xiàn)方案進行深入的研究與分析。研究了 在 離 散余弦變換域下和小波變換域下分別對 數(shù)字圖像進行水印 信息 的置亂 、 嵌入和提取操作， 以及在算法實現(xiàn)后對水印系統(tǒng)進行包括噪聲、濾波、壓縮、剪切和旋轉(zhuǎn)的水印攻擊測試。 網(wǎng)絡(luò)化指的是信息的傳輸形式， 在 網(wǎng)絡(luò)化 的模式 下信息的 傳輸具有 速度 更 快、分布 更 廣的優(yōu)點。 在 盜 權(quán) 使用所 帶來 極高回報 的 誘惑 下 ， 侵權(quán)者 的 盜 版 方式 層出不窮， 盜版 的 方法 越來越 厲害 。 因此 一個優(yōu)秀的數(shù)字圖像水印系統(tǒng)會 具有 良好的 隱蔽 性、魯棒性和 非常安全 的特點 。但是 現(xiàn)代 水印技術(shù)應(yīng)用時間并不是很長， 1993 年， Tirkel 等人 首次 使 用 “ water mark” 這個詞 發(fā)表了一篇論文 ，在論文中對現(xiàn)代意義上的數(shù)字水印做 了 最早 的 概念性論述，提出 將數(shù)字水印運用 在版權(quán)保護中的 想法 。 這些 都足以體現(xiàn)國家對數(shù)字水印技術(shù) 研究的重視。 Ruanaidh最先提出將水印嵌入到圖像 DFT 域的水印方案。 論文的主要工作和內(nèi)容 本文的主要工作是先介紹 了一些數(shù)字水印技術(shù)有關(guān)的基本知識 ， 之后 對 在變換域下的數(shù)字水印技術(shù)進行了闡述。 河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 5 2 數(shù)字 圖像 水印技術(shù) 數(shù)字圖像水印技術(shù)隨著新時代 的步伐，已經(jīng)越來越深入我們的 日常 生活 。 水印 隱蔽 性和魯棒性是數(shù)字 圖像 水印系統(tǒng)的兩個 重要 屬性，是水印系統(tǒng)性能提升的關(guān)鍵 因 素，同 時也是設(shè)計水印系統(tǒng)時必 需要考慮的 因素 。 按檢測過程劃分 按 數(shù)字 水印的 提取方式 可以將數(shù)字 圖像 水印 系統(tǒng) 劃分為明文水印 系統(tǒng) 和盲水印系統(tǒng) 。下面就對典型的 幾 類算法 進行分析介紹 。 （ 1）離散余弦變換算法 離散余弦 變換算法又稱之 為 DCT 變換算法，首次提出 水印 方案是出現(xiàn)于 E Koch，J Zhao 的文獻 ，算法 核心思維就是 基于 圖像 分塊 的 DCT 變換。 小波分解的其他 高頻河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 8 便是 代表圖像的邊緣和紋理。視覺模型的基本思想就是利用從生理 模型導(dǎo)出的 JND 值的 描述來確定在圖像的各個部分所能容忍的數(shù)字水印信號的最大強度，從而能避免破壞視覺質(zhì)量 、 。, 39。 1 2 nxx Nyy? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 23） 利用 Arnold 變換 算法 對圖像 進行 置亂，使其變成 看似雜亂無章的無法看清內(nèi)容的 圖像， 從實現(xiàn)對本身圖像內(nèi)容的加密 隱藏， 不斷的對圖像進行置亂， 置亂次數(shù)可以作 為 加密時產(chǎn)生的密鑰，從而實現(xiàn)完整的對圖像的加密過程 。 按照攻擊方法分類 按照數(shù)字水印的攻擊方法 可 將 水印分為：魯棒性攻擊和表達攻擊。 按照攻擊原理分類 按照數(shù)字水印的攻擊原理可講水印分為下面四類 :簡單攻擊 、 同步攻擊 、 削去攻擊和混淆攻擊。同步攻擊通常采用幾河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 11 何變形的 方法，如 大小 縮放、空間 與時間方向的平移 、旋轉(zhuǎn)、剪切 等。 （ 1） 相關(guān)系數(shù)（ Correlation Coefficient） 。 ( )NwiN w N wiiw i w iN C w ww i w i???? ??? （ 24） 其中， ()wi 表示嵌入的水印信號， 39。 人類視覺系統(tǒng) HVS 一幅圖像， 當人類通過視覺系統(tǒng)去觀察時 ， 會有相應(yīng)的成像效應(yīng)， 分別是 :背景亮度掩蔽、頻率掩蔽和紋理掩蔽效應(yīng) 。 因此利用 人類 視覺系統(tǒng) HVS 計算出水印嵌入強度隱蔽性能 方面可以做出非常出色 的 數(shù)字 水印系統(tǒng)。 劃分理由如下：通過對 DCT 變換公式并且結(jié)合 觀察 圖 31 和圖 32 圖像經(jīng)過 DCT 變換后 由于函數(shù) ()cu 與 ()cv 不斷 的 改變 ，余弦函數(shù)的頻率會伴隨著 ,uv值不斷增大而減小，其系數(shù)認為是原始圖像在余弦函數(shù)上的投影，由于頻率變化，系數(shù)就會隨之變化， 根據(jù)系數(shù)的大小變化 故我們可以將 系數(shù) 依 次 劃分為低頻，中頻和高頻區(qū)域。因此，即使侵權(quán)者破解了提取程序，卻無法得到水印信號，提取信息。 第五步， 對替換后的系數(shù)進行 IDCT 變換得到嵌入水印后的圖像； 其中程序流程圖如圖 34 所示； 圖 34 水印嵌入的流程圖 水印的提取 第一步， 對嵌入 水印 后的圖像進行 8 8 分塊并 DCT 變換，得到 64 個 DCT 系數(shù)； 第二步， 取出 64 個系數(shù)中對角線上得 8 個中頻系數(shù)； 第三步， 將 8 個系數(shù)分別與水印因子 k1 和 k2 進行取余運算，得到返回值； 開始 確定目標圖像及水印 結(jié)束 對替換后的系數(shù)進行IDCT 運算 得到嵌入水印后的圖像 對目標圖像分塊并DCT 運算 水印 Mark=1 N Y Wi=隨機序列 K1 Wi=隨機序列 K2 39。的旋轉(zhuǎn)， 對 離散余弦 算法 水印系統(tǒng) 進行 抵抗旋轉(zhuǎn)操作的 測試。 5）旋轉(zhuǎn) 圖 312 旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果 結(jié)果分析如下： 根據(jù)實驗結(jié)果做出分析 圖像 經(jīng)過旋轉(zhuǎn) 30 度后圖像 位置 發(fā)生明顯的改變，而 經(jīng)過離散余弦 算法 水印系統(tǒng) 提取出來的水印，已完 無法辨認原水印信息 ， 水印 圖像失真明顯，故此算法對于圖像的旋轉(zhuǎn)操作基本沒有抵抗能力。從而可以通過離散小波變換得出變換后的公式，對于一個二維圖像 ? ?MN? 函數(shù) ( , )f xy ，經(jīng)過變換可以得到 式 46 和 47 公式 。 詳見下圖 : 河北工業(yè)大學(xué) 城市學(xué)院 20xx 屆 本科 畢業(yè)論文 25 （ 1） 第三層低頻細節(jié)子圖