【正文】 Uimenu 和 Uicontextmenu 創(chuàng)建，坐標(biāo)系經(jīng)常用于顯示圖形化數(shù)據(jù)，由函數(shù) Axes 創(chuàng)建。表 51 為一些基本的 GUI 組件。創(chuàng)建 MATLAB 用戶圖形界面還需要圖形窗口和響應(yīng)。 GUI 的每一個(gè)組件都必須安排在圖像窗口中，我們可以自動(dòng)創(chuàng)建圖形窗口，也可以用函數(shù) figure 來(lái)創(chuàng)建空?qǐng)D形窗口；響應(yīng)是指如果用戶用鼠標(biāo)單擊或用鍵盤鍵入一些信息，那么程序就要有相應(yīng)的動(dòng)27 / 48作。表 51 常用 GUI 組件元素 創(chuàng)建的函數(shù) 描述按鈕（pushbutton ） uicontrol 單擊它將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)。開關(guān)按鈕（togglebutton ） uicontrol 開關(guān)按鈕有兩種狀態(tài)“on” ， “off”，每單擊一次，改變一次狀態(tài)。每一個(gè)單擊一次產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)。單選按鈕（radiobutton） uicontrol 當(dāng)單選按鈕處于 on 狀態(tài)，則圓圈中有一個(gè)點(diǎn)。復(fù)選按鈕（checkbox） uicontrol 當(dāng)復(fù)選按鈕處于 on 狀態(tài)時(shí)，復(fù)選按鈕中有一個(gè)對(duì)號(hào)。文本編輯框（editbox） uicontrol 編輯框用于顯示文本字符串，并允許用戶修改所要顯示的信息。當(dāng)按下回車鍵后將產(chǎn)生響應(yīng)。列表框（listbox） uicontrol 列表框可顯示一系文本字符串，用于可用單擊或雙擊選擇其中的一個(gè)字符串。當(dāng)用戶選擇了其中一個(gè)字符串后，它將會(huì)有一個(gè)響應(yīng)。下拉菜單（popup Menus） uicontrol 下拉菜單用于顯示一系列的文本字符串，當(dāng)單擊時(shí)將會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。當(dāng)下拉菜單沒(méi)有點(diǎn)擊時(shí)，只有當(dāng)前選擇的字符串可見。滾動(dòng)條（slider） uicontrol 每改變一次滑動(dòng)條都會(huì)有一次響應(yīng)。文本域（textfield） uicontrol 標(biāo)簽是在圖像窗口內(nèi)某一點(diǎn)上的字符串。坐標(biāo)系（axes） Axes 用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的坐標(biāo)系。創(chuàng)建一個(gè) MATLAB 用戶圖形界面的基本步驟為：第一步：決定這個(gè)用戶圖形界面需要什么樣的元素，每個(gè)元素需要什么樣的函數(shù)。第二步：調(diào)用 MATLAB 工具 guide 對(duì)圖像中的控件進(jìn)行布局。圖像窗口的大小，排列和其中的控件布局都可以利用它進(jìn)行控制。第三步：用 MATLAB 屬性編輯器(property inspector)（內(nèi)置于 guide）給每一個(gè)控件起一個(gè)名字（標(biāo)簽） ，還可以設(shè)置每一個(gè)控件的其他特性，例如顏色，顯示的文本等等。第四步：把圖像保存到一個(gè)文件中。當(dāng)文件被保存后，程序?qū)?huì)產(chǎn)生兩個(gè)文件，文件名相同而擴(kuò)展名不相同。fig 文件包括你創(chuàng)建的用戶圖形界面， M 文件包含加載這個(gè)圖像的代碼和每個(gè) GUI 元素的主要響應(yīng)。第五步：編寫代碼，執(zhí)行與每一個(gè)回調(diào)函數(shù)相關(guān)的行為。本文中的數(shù)字水印仿真系統(tǒng)界面按照以上步驟設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)操作簡(jiǎn)單28 / 48的界面來(lái)實(shí)現(xiàn)水印仿真，方便查看對(duì)比結(jié)果。 數(shù)字水印系統(tǒng)仿真界面設(shè)計(jì)由于單純的 M 文件運(yùn)行結(jié)果顯示多幅圖像，不方便觀察對(duì)比結(jié)果，所以本文采用一些簡(jiǎn)單 GUI 函數(shù)和語(yǔ)句，設(shè)計(jì)一個(gè)界面簡(jiǎn)潔、操作方便的用戶界面。設(shè)計(jì)的界面如圖 51 所示為 DCT 算法系統(tǒng)界面。圖 52 DCT 數(shù)字水印仿真系統(tǒng)界面界面設(shè)置有兩個(gè) axes1 和 axes2，分別顯示圖像（Image）和水?。╓atermark） 。在界面上設(shè)計(jì)有四個(gè) Push Button 按鈕：Load Image、Load Watermark、TO DWT 和EXIT，功能如按鈕的 String 屬性所述。第一個(gè)按鈕載入原始載體圖像，格式限制為BMP 格式的，載入后在 axes1 中顯示；第二個(gè)按鈕載入待嵌入的水印信息，合適格式為 JPG、BMP 和 GIF 格式，載入后顯示在 axes2 中；第三個(gè)按鈕轉(zhuǎn)入到 DWT 水印仿真系統(tǒng)；第四個(gè)按鈕則是退出系統(tǒng)。在左側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè) Group Button，放置一排操作選項(xiàng)Radio Button，選項(xiàng)操作說(shuō)明如下：Without Attack：不加入任何攻擊，axes1 則顯示含水印圖像，嵌入水印后直接提取，axes2 顯示從圖像中提取出來(lái)的水?。籒oised：對(duì)含水印圖像進(jìn)行噪聲攻擊，axes1 則顯示被攻擊的圖像，axes2 顯示從攻擊圖像中提取出來(lái)的水印；Sheared：裁剪攻擊； Rotated：旋轉(zhuǎn)攻擊；Filtered：濾波攻擊（高斯濾波） ；JPEG Compressed： JPEG 壓縮攻擊。圖 52 為載入圖片的效果。點(diǎn)擊 TO DWT 按鈕，轉(zhuǎn)到 DWT 算法的水印仿真系統(tǒng)，界面如圖 53 所示。Push Button 放置和以上類似。其中一個(gè) Return 按鈕是退出并回到 DCT 算法水印系統(tǒng)，EXIT 退出此系統(tǒng)。一列 Radio Button 為操作選項(xiàng)按鈕，功能參照上文選項(xiàng)操作說(shuō)明。29 / 48圖 53 載入圖片，未進(jìn)行水印嵌入圖 54 DWT 數(shù)字水印仿真系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) GUI 是為了更好地查看仿真結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。像這種反復(fù)操作，多幅圖像查看就需要這樣一個(gè) GUI 來(lái)提供簡(jiǎn)單方便的操作。 抗打印掃描的彩色圖像數(shù)字水印在灰度圖像中嵌入數(shù)字水印已經(jīng)得到了廣泛深入的研究 [18,19]，而且已經(jīng)形成了產(chǎn)30 / 48品。但是在實(shí)際生活中彩色圖像更常見，所以彩色圖像的數(shù)字水印更加實(shí)用，應(yīng)用更加廣泛?？勾蛴?、印刷、掃描的數(shù)字水印的研究是數(shù)字水印的一個(gè)重要研究方向，國(guó)內(nèi)外很多專家、學(xué)者都在致力于這方面的研究，具有很好的應(yīng)用前景。 彩色圖像顏色模型顏色模型指的是某個(gè)三維顏色空間中的一個(gè)可見光子集，它包含某個(gè)顏色域的所有顏色。例如，RGB 顏色模型就是三維直角坐標(biāo)顏色系統(tǒng)的一個(gè)單位正方體。顏色模型的用途是在某個(gè)顏色域內(nèi)方便的指定顏色，由于每一個(gè)顏色域都是可見光的子集，所以任何一個(gè)顏色模型都無(wú)法包含所有的可見光。大多彩色圖像顯示器使用紅、綠、藍(lán)三原色，但是由于這個(gè)三原色模型與直觀的顏色概念如色彩、飽和度和亮度沒(méi)有直接的聯(lián)系，使用不是十分方便。所以在研究彩色圖像數(shù)字水印技術(shù)前，我們還需要了解一些其它的顏色模型，并根據(jù)水印算法，選取合適的模型及色彩通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)字水印算法最優(yōu)化。 RGB 顏色模型RGB（Red, Green, Blue）顏色模型是色光的彩色模式，三種色彩疊加形成其他的色彩。而且，國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定的三基色（又稱物理三基色）為 700nm（紅）、（綠） 、（藍(lán)）三個(gè)色光。在 RGB 模型中用三維空間中的一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示一種顏色，如圖 61 所示 ，每個(gè)點(diǎn)有三個(gè)分量，分別表示該點(diǎn)顏色的紅、綠、藍(lán)亮度值。藍(lán) （ 0 ， 0 ， 1 ） 青 （ 0 ， 1 ， 1 ）白（ 1 ， 1 ， 1 ）綠 （ 0 ， 1 ， 0 ）黃 （ 1 ， 1 ， 0 ）紅 （ 1 ， 0 ， 0 ）黑 （ 0 ， 0 ， 0 ）品紅（ 1 ， 0 ， 1 ）圖 61 RGB 模型坐標(biāo)因?yàn)槿N顏色都有 256 個(gè)亮度級(jí)，疊加起來(lái)就能形成 1670 萬(wàn)中顏色，亦就是“真彩色” ，通過(guò)這三種顏色的疊加就足以表示自然界的各種顏色。在圖像編輯應(yīng)用方面，RGB 是最佳色彩模式。這是因?yàn)樗梢蕴峁┤聊坏?24bit 的色彩范圍，即“真彩色”顯示。但是 RGB 模式提供的彩色范圍超出了打印色彩范圍，打印時(shí)會(huì)有亮度損失，色彩失真，所以用于印刷、打印就不是最佳的了。在打印 RGB 圖像時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行31 / 48RGB 模式與 CMYK 模式的轉(zhuǎn)換，所以在抗打印掃描的彩色圖像水印算法中，RGB 模式的彩色圖像不是最佳選擇。 CMYK 顏色模型印刷業(yè)通過(guò)青（C） 、品（M） 、黃（Y）三原色油墨的不同網(wǎng)點(diǎn)面積率的疊印來(lái)表現(xiàn)豐富多彩的顏色和階調(diào)，這便是三原色的 CMY 顏色空間。和 RGB 加色模型相反，CMYK 是相減混色。理論上，由 C、M、Y 三種色素能夠吸收所有的顏色并產(chǎn)生黑色；但實(shí)際上，只能產(chǎn)生一種土灰色，所以必須有黑色（K ）油墨混合才能產(chǎn)生真正的黑色，所以實(shí)際印刷中，一般采用青（C） 、品（M） 、黃（ Y） 、黑（K ）四色印刷，在印刷的中間調(diào)至暗調(diào)增加黑版。CMYK 是最佳打印模式，盡管 RGB 模式表示的顏色多，但不能完全打印出來(lái)。 LAB 顏色模型LAB 模式是根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）在 1931 年所制定的一種測(cè)定顏色的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)建立的。于 1976 年被改進(jìn)，并且命名的一種色彩模式。它理論上包括了人眼可見的所有色彩，既不依賴光線，又不依賴顏色，彌補(bǔ)了 RGB 和 CMYK 兩種色彩模式的不足。LAB 顏色模型由三個(gè)要素組成，一個(gè)要素是亮度（L） ，A 和 B 是兩個(gè)顏色通道。A 包括的顏色是從深綠色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到亮彩紅色（高亮度值） ；B 是從亮藍(lán)色（底亮度值）到灰色（中亮度值）再到焦黃色（高亮度值） 。因此，這種顏色混合后將產(chǎn)生具有明亮效果的色彩。在表達(dá)色彩范圍上，第一位是 LAB 模型，第二位是 RGB 模型，第三位是 CMYK模型。LAB 模型的優(yōu)點(diǎn)不僅在于它所表達(dá)的色彩多，而且色彩與光線和設(shè)備無(wú)關(guān)，且處理速度與 RGB 模型一樣快，還比 CMYK 模式快數(shù)倍。所以在數(shù)字水印技術(shù)中，可以大膽地對(duì) LAB 模型圖像進(jìn)行編輯，在轉(zhuǎn)換為 CMYK 后色彩沒(méi)有被丟失或替代，是一種抗印刷掃描的數(shù)字水印彩色圖像的模式的最佳選擇。 XYZ 顏色模型國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）在進(jìn)行了大量正常人視覺測(cè)量和統(tǒng)計(jì)， 1931 年建立了“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者” ，從而奠定了現(xiàn)代 CIE 標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)的定量基礎(chǔ)。由于 “標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”用來(lái)標(biāo)定光譜色時(shí)出現(xiàn)負(fù)刺激值，計(jì)算不便，也不易理解，因此 1931 年 CIE在 RGB 系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改用三個(gè)假想的原色 X、Y、 Z 建立了一個(gè)新的色度系統(tǒng)。將它匹配等能光譜的三刺激值，定名為“CIE1931 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值 ”，簡(jiǎn)稱為“CIE1931 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者” 。這一系統(tǒng)叫做“CIE1931 標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)”或稱為“2176。視場(chǎng) XYZ 色度系統(tǒng)” 。CIEXYZ 顏色空間稍加變換就可得到 Yxy 色彩空間，其中 Y 取三刺激值中 Y 的值，Y 表示亮度，x、y 反映顏色的色度特性。定義如下：在色彩管理中，32 / 48選擇與設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色空間是十分重要的，與設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色空間由國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）制定，包括 CIEXYZ 和 CIELAB 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它們包含了人眼所能辨別的全部顏色。而且，CIEYxy 測(cè)色制的建立給定量的確定顏色創(chuàng)造了條件。但是，在這一空間中，兩種不同顏色之間的距離值并不能正確地反映人們色彩感覺差別的大小，也就是說(shuō)在 CIEYxy 色廈圖中，在不同的位置不同方向上顏色的寬容量是不同的，這就是Yxy 顏色空間的不均勻性。這一缺陷的存在，使得在 Yxy 及 XYZ 空間不能直觀地評(píng)價(jià)顏色。當(dāng)然，還有其它適用于各種場(chǎng)合和應(yīng)用的顏色模型，比如HIS、HSV 、 GSL、Ycc、YUV 等。而且它們之間都有一定的轉(zhuǎn)換公式，可以在特定的軟件下進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，以便應(yīng)用于各種不同場(chǎng)合。但是在抗打印掃描的彩色圖像數(shù)字水印中，以上幾種顏色模型較好操作，抗打印掃描效果好，可以考慮在將來(lái)應(yīng)用于抗打印、印刷和掃描的數(shù)字水印中。 打印掃描對(duì)數(shù)字圖像的影響打印過(guò)程是將數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為模擬圖像（D/A 轉(zhuǎn)換） ，掃描過(guò)程則是將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像（A/D 轉(zhuǎn)換） 。印刷不同于打印，還有一個(gè)特別的加網(wǎng)過(guò)程。這幾個(gè)過(guò)程中多次對(duì)圖像進(jìn)行了很大的改變，盡管有不少專家、學(xué)者在這方面進(jìn)行了深入的理論研究，但是抗打印掃描的數(shù)字水印技術(shù)還是一片空白，仍然沒(méi)有在實(shí)際應(yīng)用中得到產(chǎn)品。0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 90 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9人眼色域C M Y K 色域R G B 色域1 . 01 . 0圖 62 各種空間色域范圍對(duì)于目前主流激光打印機(jī)，有半色調(diào)攻擊，色彩管理，分辨率等影響。在打印過(guò)程中彩色圖像需要經(jīng)過(guò)半調(diào)過(guò)程，即將一幅連續(xù)的色調(diào)圖轉(zhuǎn)換成了一幅半調(diào)圖像或者也稱為二值圖像，這就導(dǎo)致了半色調(diào)之后的圖像與原始圖像發(fā)生了很大的差別，圖像的連續(xù)性受到嚴(yán)重影響，局部細(xì)節(jié)往往失真明顯。打印機(jī)的色彩管理具有局限性，彩33 / 48色不可能在所有的輸入輸出設(shè)備上完全相同。三種空間的色域范圍如圖 62 所示。因此在打印時(shí)色彩不能完全表達(dá)出來(lái)，這對(duì)水印的影響是非常嚴(yán)重的，在設(shè)計(jì)水印方案中尤其要注意這點(diǎn)。還有就是打印機(jī)的分辨率及其它一些因素也需要加以考慮。當(dāng)然，在掃描過(guò)程中同樣有類似的對(duì)數(shù)字圖像的影響，如掃描時(shí)的模式轉(zhuǎn)換問(wèn)題，色彩管理問(wèn)題，幾何攻擊問(wèn)題等等。這無(wú)疑很大程度加大了數(shù)字水印的實(shí)現(xiàn)，這也是以現(xiàn)在的研究水平和技術(shù)手段還無(wú)法在此應(yīng)用上得到重大突破的原因。 抗打印掃描的數(shù)字水印算法針對(duì)數(shù)字水印及打印掃描原理，很多具有理論研究?jī)r(jià)值的算法被提出來(lái)了，盡管還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)應(yīng)用產(chǎn)品，但還是具有重大突破。比較好的算法有如于帥珍 [20]等人提出的一種基于重要系數(shù)小波樹的數(shù)字水印算法，劉連山 [21]等人提出了一種將置亂預(yù)處理的二值圖像水印嵌入到綠色分量經(jīng)兩層 DWT變換后的低頻子帶系數(shù)中。董衛(wèi)軍 [22]等人提出了一種利用多小波代替單小波進(jìn)行水印嵌入的方案。劉志軍 [23]等人提出了一種基于小波域?qū)Ρ榷扰c HVS 特性自適應(yīng)的盲檢測(cè)算法。朱賢坤 [24]是在 DWT 變換的基礎(chǔ)上將一幅彩色水印圖像嵌入到彩色載體圖像中的算法。這些算法在對(duì)彩色圖像處理方面都提出了比較好的思想，可以借鑒