【正文】 x 的時間平均即混沌序列軌跡點的均值： 0)(1l im 1 110 ??? ?? ????? dxxxxNx Ni iN ? (37) 關(guān)于相關(guān)函數(shù)，獨立選取兩個初始值 x0 和 y0，則序列的互相關(guān)函數(shù)為： 0))()()(,())((1l i m)(111110)(???????? ??? ??????dydxyyxxyxyyxxNlclNiliiN?? (38) 注意聯(lián)合 PDF ?(x,y)=?(x) ?(y)。 k 階 Chebyshev 映射定義如下： ? ? ))( a r c c o sc o s (1 kk xnx ??? (33) 其中 xk的定義區(qū)間是 (1,1)。 k=0,1,2,3…..} 。具體地算法根據(jù)各象素 JND 閾值不同，而不同強(qiáng)度地調(diào)整水印嵌入位置象素值與其所在塊的均值之間的大小關(guān)系，以把水印嵌入到原圖像Hilbert 序列中去，水印嵌入強(qiáng) 度與原圖像特征是相適應(yīng)的。易開祥給出了一種自適應(yīng)二維水印系統(tǒng) [40]，算法利用 HVS 的照度掩蔽特性和邊界識別技術(shù)，將載體圖像分為四類，然后依據(jù)圖像象 素分類將灰度水印不同強(qiáng)度地嵌入到載體圖像中，實現(xiàn)了盲水印提取。該方法通過空間域的幅度值調(diào)制嵌入水印，當(dāng)要在一個偽隨機(jī)選取的位置 (i,j)嵌入一位單獨的 b 時，根據(jù) b 的值可加上或減去一個與該位置處亮度值成比例的值?？捎眉僭O(shè)檢驗驗證水 印的存在性，檢驗統(tǒng)計量 q 為集合 A’的均值 a’、集合 B 的均值 b 之間的校正差分為2239。空域水印法直接修改圖像的象素值以隱藏水印信息，該類算法最大的優(yōu)點是簡單快速。10 uvuBddPP muvMm uvm ???????? ?? (25) 經(jīng)過上述處理后， P 中已經(jīng)包含水印圖像中的絕大部分信息，也就是說，我們可以從信號 P 中恢復(fù)水印圖像。 vuQvuFr o u n dB m ?? ? 1,2,1,0,7,0 ???? Mmvu ? (23) 其中 round()為取整函數(shù)。本文中對于水印方案評估，計算復(fù)雜性只作為一個參考系數(shù)存在，水印的潛在性能是本文首要關(guān)注的問題。 （ 4） 歸一化漢明距離 如果數(shù)字水印是由二值數(shù)據(jù)組成的，可以采用漢明距離來估計嵌入和恢復(fù)的水印的相似性。本文對于這個指標(biāo)的評價是采用一定數(shù)量的沒有經(jīng)過訓(xùn)練的旁觀者來判斷他們是否能夠區(qū)分出宿主圖像和嵌入其中的水印圖像，以及能否區(qū)分嵌入或末嵌入水印的圖像。 魯棒性測試實際上是一個主動攻擊過程，主要測試數(shù)字水印對數(shù)據(jù)同步的依賴程度、抗各種線性和非線性濾波的能力，以及抵御幾何變換等其他攻擊的能力。從主觀上講，理想的水印算法應(yīng)該既能隱藏大量數(shù)據(jù)，又可以抵抗各種信道噪聲和信號變形。 ⑸ 壓縮域算法 基于 JPEG、 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)的壓縮域數(shù)字水印系統(tǒng)不僅節(jié)省了大量的完全解碼和重新編碼過程，而且在數(shù)字電視廣播及 VOD(Video on Demand)中有很大的實用價值。隨后 Podilchuk 等 [75]利用人類視覺模型對該算法進(jìn)行了改進(jìn)，從而提高了該算法的魯棒性、透明性等。擴(kuò)展頻譜通信與一般常見的窄帶通信方式相反，是在擴(kuò)展頻譜后寬帶通訊，再作相關(guān)處理恢復(fù)成窄帶后解調(diào)數(shù)據(jù)，具有偽隨機(jī)編碼調(diào)制和信號相關(guān)處理兩大特點，有諸如抗干擾、抗噪音、有保密性、高精度測量等等許多優(yōu)點。在頻譜空間中，這種重要部分就是低頻分量。但是由于是嵌入圖像某一部分當(dāng)中，對剪切等圖像處理操作性能差，而變換域則能較好 地 解決這個問題 。一般來說，文本數(shù)據(jù)很難通過基于疊加噪聲的水印方法來嵌入信息，因為 OCR(optical character technology)技術(shù)可以消除它們。 正象數(shù)字水印有很多分類方法一樣，數(shù)字水印算法也有很多分類方法，我們按最主要的特征將目前的數(shù)字水印算法分為：空域 /時域算法，頻域算法，壓縮域算法，基于統(tǒng)計學(xué)的算法，基于生理模型的算法等。 （ 4）非 盲水印和盲水印：亦稱為私有水印 [38,7175,8891]和公開水印 [3942,50,9294]?？梢曀〉睦尤鐖D 所示。惡意的攻擊人不僅知道一個多媒體數(shù)據(jù)中含有水印 ，而且還想方設(shè)法地破壞它。 （ 5）通用性：好的水印算法適用于多種文件格式和媒體格式。數(shù)字水印應(yīng)具有的特征隨具體應(yīng)用要求的不同而不同，但以下幾個特征是通常的數(shù)字水印應(yīng)具備的基本特征 [3,4,7,8,10]。與其它水印不同的是，這類水印 必須是脆弱的，并且檢測水印信號時，不需要原始數(shù)據(jù)。引入回放控制的優(yōu)點在于：如果盜版者成功地生成了不含 內(nèi)容加擾系統(tǒng)（ CSS） 密鑰信息的非法 DVD RAM 拷貝，由于水印仍然存在于這一拷貝中 ，符合標(biāo)準(zhǔn)的光盤播放 機(jī)將會讀出受水印保護(hù)的拷貝控制信息并根據(jù) RAM 盤片本身的特點作出拒絕回放的判斷。一個典型的例子就是 DVD 防拷貝系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中的水印含有拷貝信息。 （ 2）違反者追蹤（ Traitor Tracking） 數(shù)字水印還可用于監(jiān)視或追蹤數(shù)字產(chǎn)品的非法復(fù)制，這種應(yīng)用通常稱作“指紋（ Fingerprinting）”。因為雖然經(jīng)過加密后只有被授權(quán)持有解密密鑰的人才可以存取數(shù)據(jù)，但是經(jīng)加密后的數(shù)據(jù)變得“雜亂無章”，這樣就無法向別人展示自己的作品，同時也容易引起攻擊者的懷疑；而且數(shù)據(jù)一旦被解開，就完全置于解密人的控制之下，原創(chuàng)作者或版權(quán)所有者沒辦法追蹤復(fù)制或二次傳播。圖像空域灰度公開水印算法 1 數(shù)字水印的背景 當(dāng)前，計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展在許多方面改變了人們的生活。 僅靠密碼學(xué)已不能很好地解決這一問題。此外，還需要考慮其他一些要求，比如：水印必須明確無歧義（ Unambiguous），并且在其他人嵌入另外的水印以后，仍然能夠判斷出正確的所有權(quán)。在開放系統(tǒng)中很難實現(xiàn)拷貝保護(hù)，然而在封閉或私有系統(tǒng)中，拷貝保護(hù)是可行的，一種方法就是在數(shù)字產(chǎn)品中的嵌入反映拷貝狀態(tài)的水印。它利用水印的 魯棒性 將 拷貝管理系統(tǒng)（ CGMS） 數(shù)據(jù)保護(hù)起來，保證拷貝控制 比特不會被輕易除去，從而有效防止因消除有關(guān)數(shù)據(jù)而引起的非法拷貝。不過，在所有可能的水印應(yīng)用中，易損水印對魯棒性要求最低。例如，從信息安全的保密角度而言，隱藏的信息如果被破壞掉，系統(tǒng)可以視為安全的，因為秘密信息并未泄露；但是，在數(shù)字水印系統(tǒng)中，隱藏信息的丟失意味著版權(quán)信息的丟失，從而失去了版權(quán)保護(hù)的功能，這一系統(tǒng)就是失敗的。 （ 4）隱藏位置的安全性 ： 指將水印信息藏于目標(biāo)數(shù)據(jù)的內(nèi)容之中，而非文件頭等處，防止因格式變換而遭到破壞。而這個假設(shè)無法在數(shù)字水印應(yīng)用中成立。所以可視水印魯棒性分析主要集中如何抵抗盜版者試圖去掉水印而又不損害原圖像方面?，F(xiàn)在水印算法大多集中在變換域部分。 數(shù)字水印技術(shù) 不可見水印 可見水印 脆弱水印 魯棒性水印 完備水印 非完備水印 空間域 /時間域水印 變換域水印 空間域 /時間域水印 變換域水印 圖 1 數(shù)字水印的分類 數(shù)字水印典型算法 近幾年來，數(shù)字水印技術(shù) 研究取得了很大的進(jìn)步，本節(jié)對一些典型的算法進(jìn)行分析。攻擊者通過把字符間距、行間距進(jìn)行隨機(jī)化處理而破壞水印。 紋理塊映射編碼法 將一個基于紋理的 水印嵌入到圖像的具有相似紋理的一部分當(dāng)中，這個方法是基于圖像的紋理結(jié)構(gòu)的，因而很難察覺水印。這一算法提出了強(qiáng)壯水印算法的幾個重要原則： 水印信號應(yīng)該嵌入源數(shù)據(jù)中對人的感覺最重要的部分。 COX 等人通 過擴(kuò)頻通訊技術(shù)尋求這兩個矛盾的要求之間的平衡。由于采用特殊的密鑰，因此可防止 IBM 攻擊，而且該算法還提出了增強(qiáng)水印魯棒性和抗攻擊能力的重要原則即水印信號應(yīng)該嵌入源數(shù)據(jù)中對人感覺最重要的 部分；水印信號由獨立同分布隨機(jī)實數(shù)序列構(gòu)成，該實數(shù)序列應(yīng)該具有高斯分布 N(0,1)分布的特征。 這一方法同時具有好的透明性和強(qiáng)健性。常用的評價指標(biāo)有： （ 1）隱蔽性 數(shù)字水印的信息量與隱蔽性之間存在著矛盾，隨著水印信息量的增加，作品的質(zhì)量必然下降，因為從一定意義上，水印信息相對于原始信息，本身就屬于噪聲?？赡艿男盘柼幚磉^程包括信道噪聲、濾波、數(shù) /模與模 /數(shù)轉(zhuǎn)換、二次采樣、剪切、位移、旋轉(zhuǎn)、尺度變化以及有損壓縮編碼等。用戶不能夠區(qū)分出在宿主圖像中的水印信息。而對于脆 弱水印，這個值應(yīng)該盡量減小。例如，對于 DVD 播放 中的水印恢復(fù)必須要實時進(jìn)行，但是對于高度安全的圖像水印，實時性就會變成第二位的了，而魯棒性便成為問題的焦點。39。39。根據(jù)水印算法的工作域不同可將其分為：變換域法 [5052,71101]和空域法 [1215,3642]。 , 其中 k 為常數(shù)， A’和 B 合起來即為加了水印的圖像。此外，他們還提出在水印解碼前對圖像進(jìn)行預(yù)處理，來預(yù)測嵌入的水印，這一步驟顯著地提高了魯棒性，并可應(yīng)用于空間域中的各種擴(kuò)頻水印。算法能抗壓縮化 13:1 的 JPEG 壓縮，但沒能充分利用 HVS 屏蔽特性，算法也沒能給出抗同步攻擊實驗結(jié)果。算法克服了一般空域算法魯棒性差的缺點，在確保較高水印透明性的同時，對常見信號處理操作攻擊有好的魯棒性。如果我們從一個初始值 x0 開始，反復(fù)應(yīng)用 ?，就得到一個序列 { xk 。 另一類簡單的映射是 Chebyshev 映射，以階數(shù)為參數(shù)。通過 ?(x)，我們可以很容易地計算得 到 logistic 映射所產(chǎn)生的混沌序列的一些很有意義的統(tǒng)計特性。我們可以輕而易舉地獲得數(shù)量極多地非相關(guān)混沌序列。其反饋多項式定義為： nnnn xcxcxcxccxf ?????? ?? 112210)( ? (39) 其中系數(shù) ci（ i=0,1,2,...,n）是反饋常數(shù)。s 標(biāo)準(zhǔn)，是屬于狹義的偽噪聲序列。 下面，我們將給出產(chǎn)生數(shù)字水印系統(tǒng)所需的混沌序列的幾種方法。 最為直觀的混沌序列是實數(shù)值混沌序列。再結(jié)合考慮了人類視覺系統(tǒng)屏蔽特性的各象素臨界噪聲閾值 JND（ Just Noticeable Difference） ，通過不同強(qiáng)度地調(diào)整塊中選定的水印嵌入位置象素亮度值與其所在塊均值之間的大小關(guān)系，將經(jīng)混沌調(diào)制后的水印信號不同強(qiáng)度地嵌入到原圖像 Hilbert 序列中去。設(shè)不同亮度對噪聲的掩蓋因子為 ω ，則象素 I(i,j)對應(yīng)的亮度掩蓋因子 ω (i,j)可表示為公式 (311)所 示： 對 β 比 2% 靈 敏 度 I1 灰度 I2 ，?????????????????????222222112121),(,)255(]),()[(),(),(,]),()[(),(IjiIifIIjiIIjiIIifIjiIifIIjiIji??? (311) （ 2） 人眼對圖像平滑區(qū)噪聲較敏感而對紋理區(qū)噪聲較為不敏感。39。 (a)對比靈敏度掩蓋效應(yīng) (b)基于熵的紋理掩蓋效應(yīng) (c)邊緣屏蔽效應(yīng) (d)基于象素的臨界視覺閾值效果圖 圖 視覺掩模效果圖像 水印嵌入詳細(xì)步驟如下： （ 1）混沌 調(diào)制 [40,50,5658]。具體嵌入規(guī)則如下： ? ?? ?? ?? ??????????1,m i n),(m a x1m a x),(m i n),(39。則可由下式提取出 num 個水印信號。1 = W39。 (43) 水印圖像恢復(fù) 水印圖像的恢復(fù)按水印信號產(chǎn)生的逆過程進(jìn)行。 iQm xvuF 0),( 0),( ??vuF vuFQmQm )1(33 10,7,0 ??? ????? mim Mmvu （ 44） 最后，將得到的 ),( 39。 圖（原圖像、水印圖像、嵌入水印以后的圖像。 圖 53 恢復(fù)的水印圖像 可見，通過這個算法恢復(fù)的水印圖像與原水印圖像并無太大的區(qū)別，統(tǒng)計數(shù)據(jù)也說明了這個算法的優(yōu)越性。 首先，對此圖像進(jìn)行強(qiáng)度為 的高斯濾波。本文對壓縮圖像進(jìn)行水印恢復(fù)時，用到一個重要的思想，就是對原圖像進(jìn)行與待分析的圖像相同的壓縮。本文所用的思想前面己有所述，就是對原圖像也進(jìn)行 JPEG 壓縮。本文算法較好地解決了水印透明性與算法魯棒性之間的矛盾，使用該算法嵌入的水印具有較好的透明性，同時實驗結(jié)果也表明算法對 JPEG壓縮、噪聲、低通濾波、馬賽克、信號增強(qiáng)、二次水印、剪切和縮放等操作有較高 魯棒性，特別是銳化、對比度增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)、直方圖均衡等信號增強(qiáng)處理幾乎不影響水印的抽取?；叵脒@整整一學(xué)期以來的努力，現(xiàn)在都將化為只言片語，記在紙上。能碰到楊老師作為我們的指導(dǎo)老師實在是我