【正文】 強度越大水印可感知性就越明顯，當強度大到一定程度是，將會嚴重影響加水印圖像的視覺品質。由實驗結果可知，在不影響視覺品質的情況下，水印強度的增加有效地提高了水印算法的魯棒性。方案 3：置亂后的水印信號嵌入到小波分解 LH3 層，水印強度為 5。通過方案 3 和方案 1 的比較分析水印信號嵌入不同的小波層的性能差異。由于 LH3 小波層的頻段比 LH2 更低，因此嵌入水印的魯棒性也比 LH2 高；但同時可以嵌入的水印數(shù)據(jù)量也相應減少。方案 4：置亂后的水印信號經(jīng)擴頻后嵌入到小波分解 LH2 層。擴頻序列為15 的 m 序列。水印強度為 5。 ）方案 4 和前面的方案的比較可以得出，經(jīng)過擴頻的水印信號其魯棒性得到明顯改善。擴頻方法是通過增加水印信號的冗余數(shù)據(jù)來提高水印的魯棒性，同時，擴頻不影響加水印圖像的主觀質量，在魯棒性和難以感知性兩方面都做得很好。表 二維混沌置亂后直接嵌入到LH3 小波層壓縮比 數(shù)據(jù)失真PSNR(dB)水印誤碼(%) 0圖 方案 3：混沌置亂后的水印信號嵌入到 LH3 小波層（嵌入強度 5） 表 二維混沌置亂后直接嵌入到LH2 小波層（嵌入強度 18）壓縮比 數(shù)據(jù)失真PSNR(dB)水印誤碼(%) 0表 二維混沌置亂后直接嵌入到LH2 小波層（嵌入強度 5）壓縮比 數(shù)據(jù)失真PSNR(dB)水印誤碼(%) 0圖 方案 1：混沌置亂后的水印信號嵌入 LH2 小波層（嵌入強度 5） 圖 方案 2：混沌置亂后的水印信號嵌入 LH2 小波層（嵌入強度 18） 167。 實驗結果和分析攻擊測試分析水印性能： 在實驗中，作者結合常用的測試方法對圖像進行攻擊。然后用水印檢測算法從輸出圖像中提取水印，驗證它與原始水印的相似度，如果相似度大于某一個閾值，則認為水印信號存在。 攻擊測試包括： JPEG 壓縮——采用 Matlab 進行仿真測試。壓縮圖像的品質因子為： 1000。 剪切——一般情況下，盜版者只對版權保護圖像的“主要部位”感興趣，許多網(wǎng)站也根據(jù)需要對圖像進行分割處理。本文通過對圖像邊緣進行5%，10%，15%，20%， 30%，40％的剪切，檢測水印是否存在。 縮放——實驗中按照不同的縮放程度，對加印圖像進行縮放．驗證在這種攻擊下水印的魯棒性。加噪聲——噪聲的加入是攻擊的一種比較直接的方式，在不影響圖像質量的前提下對水印圖像進行了一系列的高斯噪聲攻擊。 除了上述基本的攻擊測試，近年來又出現(xiàn)了統(tǒng)計平均攻擊和引發(fā)多著作權問題的多重水印攻擊。在評測水印質量時也應考慮在內．可以預見到：在統(tǒng)一了測試方法、測試對象及評估標準以后，水印算法的作者只需提供一份算法測試結果列表，其他研究者就能對算法的性能產(chǎn)生較為全面的認識，有利于對算法的深人研究及推廣?？?JPEG 壓縮能力分析：表 二維混沌置亂后擴頻(15位 m 序列)嵌入到 LH2 小波層壓縮比 數(shù)據(jù)失真PSNR(dB)水印誤碼(%) 0圖 方案 4：混沌置亂后的水印信號經(jīng) m 序列擴頻嵌入到 LH2 小波層 JPEG 壓縮是最常見的有損壓縮方法，因此抵抗 JPEG 壓縮的能力是評價數(shù)字水印算法性能的重要指標之一。MATLAB 中圖像的 JPEG 壓縮品質因子為 0100，其壓縮比和品質因子的對比如表 所示，圖 給出各水印方案抗 JPEG壓縮性能曲線。分析一：由實驗數(shù)據(jù)可知：水印嵌入到相同的小波域，嵌入水印強度越大其魯棒性越好；方案 4 采用了 m 序列擴頻，在水印嵌入的強度和方案二一樣的情況下，得到的效果比方案 2 更好，可抵抗的壓縮比為 ，此時圖像的PSNR=。由于嵌入的是二值圖像，當出現(xiàn)部分誤碼的時候，經(jīng)過人眼的觀察仍然可以辨認水印的輪廓，因此小部分的誤碼時并不影響提出水印的直觀感覺，當檢測到的圖像誤碼率低于 10%仍清晰可辨。方案 4 引入擴頻的水印其魯棒性大大提高，但可以嵌入的有效水印信息相對減少。由方案二和方案四的性能曲線可以看出，在水印強度相同的情況下，嵌入的小波層越趨向于低頻，其魯棒性越好，然而相對高一級的小波層能嵌入的水印信息量也就越少?？辜羟泄舻哪芰Ψ治隹辜羟泄舻哪芰κ潜菊撐乃惴ǖ囊粋€重要特點，由于引入了二維混沌置Quality 壓縮率10095908580757065605550454035302520151050圖 各個方案的抵抗 Jpeg 壓縮的性能曲線表 256256 圖象品質因子和壓縮率的對照o 方案 1方案 2?x 方案 3* 方案 4亂和最佳置亂度，使到圖像即使經(jīng)過了比較大范圍的剪切，水印的基本輪廓依然比較清晰的辨認出來，由于以上的幾個方案都是采用小波變換來實現(xiàn)水印的嵌入，剪切攻擊對于它們的影響都是一樣的，即對圖像進行一部分的剪切，相對比例的水印數(shù)據(jù)就產(chǎn)生了誤碼，因此，這里的抗剪切能力分析，我選擇了相同水印嵌入的算法下，對最佳置亂和一般置亂得到的效果進行比較。將 3232 的二值水印信號經(jīng)過二維混沌置亂后嵌入到 2562568 的Cameraman 灰度圖像的 DWT 域 LH3 層(其大小 32x32)通過第二章對最佳置亂度的分析得到理論上的最佳置亂度為 12，對加水印圖像進行剪切，剪去的部分用原圖（不含有水印的圖像）填充。分別選擇置亂迭代次數(shù) t=6，12，14，18 的置亂變換和沒有經(jīng)過置亂的水印進行試驗，剪切方案和實驗結果如下:剪切方案一：對圖像進行若干行的垂直剪切，圖像大小 200256。圖 對加水印圖像進行垂直剪切的測試① 水印置亂迭代次數(shù)為 6 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。② 水印置亂迭代次數(shù)為 12 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。③ 水印置亂迭代次數(shù)為 14 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。④ 水印置亂迭代次數(shù)為 18 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。⑤ 沒有經(jīng)過置亂的水印和提取出來的水印。剪切方案二：對圖像進行若干行的水平剪切，把圖像剪切成 256200,得到的結果如下：①剪切② ③ ④⑤圖 對加水印圖像進行水平剪切的測試① 水印置亂迭代次數(shù)為 6 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。② 水印置亂迭代次數(shù)為 12 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。③ 水印置亂迭代次數(shù)為 14 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。④ 水印置亂迭代次數(shù)為 18 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。⑤ 沒有經(jīng)過置亂的水印和提取出來的水印。剪切方案三：同時進行水平剪切和垂直剪切，圖像大小 200200： 圖 對已經(jīng)嵌入水印的數(shù)字圖像進行水平和垂直剪切的結果①剪切② ③ ④⑤①剪切② ③ ④⑤① 水印置亂迭代次數(shù)為 6 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。② 水印置亂迭代次數(shù)為 12 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。③ 水印置亂迭代次數(shù)為 14 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。④ 水印置亂迭代次數(shù)為 18 時嵌入的水印和提取出來后反置亂得到的水印。⑤ 沒有經(jīng)過置亂的水印和提取出來的水印。分析二：通過對圖像的水平剪切、垂直剪切、和水平加垂直的剪切得到的結果可知，對于未置亂數(shù)字水印算法進行剪切攻擊，其提取出的水印對應原圖被剪切的部分很明顯的被剪去。另外，由于原始水印沒有經(jīng)過置亂，被非法使用者提取出來的可能性也就較大。本文通過對水印的置亂，把原來集中在一起的水印數(shù)據(jù)分散開來，同時對原始水印數(shù)據(jù)進行了很好的加密。由于置亂迭代次數(shù)不同導致剪切后提取出來的水印數(shù)據(jù)的效果也不同，從上面三個剪切方案得到的結果可以說明：在最佳置亂的情況下，實驗中很集中的進行若干行水平或垂直剪切，提取出來的水印進行反置亂后得到的水印就在分散開的水平或垂直位置出現(xiàn)連續(xù)的誤碼，而其他非最佳置亂的水印提取出來的效果則雜亂地分布在整個區(qū)域，當剪切的范圍比較大的時候，水印就會整個都模糊不清；最佳置亂得到的效果是把集中剪切產(chǎn)生的誤碼在分散開來的同時也連續(xù)的分配到圖像的區(qū)域中，使得提取出來的水印只是間隔性地出現(xiàn)一些連續(xù)的線條表示攻擊產(chǎn)生的誤碼。通過上面的三個剪切方案實驗可知，在最佳置亂和未經(jīng)過置亂兩種情況下，我們都可以根據(jù)提取出來的水印數(shù)據(jù)知道圖像究竟是經(jīng)過了什么樣的剪切攻擊，未經(jīng)過置亂的水印更加直接，但由于得到的水印殘缺不全，其效果比不上經(jīng)過置亂的水印；從最佳置亂得到的抗剪切攻擊的效果來看，我們可以進一步通過對出現(xiàn)誤碼的位置做一個對應的置亂變換得知剪切的部位，所以引入了最佳置亂對于抗剪切攻擊和分析剪切都具有很大的實用價值?？钩叽缱儞Q能力分析通過實驗知道，對于放大操作，經(jīng)還原后均能完全恢復出水??；對于縮小的操作，嵌入圖像的方法有較好的抵抗能力，只要變化比例不是太大，都能較好的恢復水??；圖 給出了不同 4 個方案縮放比例下得到的相似度的曲線。使用 15 位 m 序列時多數(shù)情況下都能大部分恢復水印，不使用 m 序列時抵抗能力就顯得不足了?？闺S機噪聲能力分析加入隨機噪聲是對數(shù)字水印攻擊的一種手段，由干加噪聲本身會對圖像質量造成較大的影響，所以這種方法并不高明，實驗證明了本文方案 4 的算法能更有效抵抗隨機噪聲的干擾，攻擊的噪聲采用高斯白噪聲。實驗結果如表 所示。表明本文提出的水印嵌入方法具有很強的抗隨機噪聲干擾的能力。圖 加噪聲后出現(xiàn)誤碼時的圖像加水印失真PSNR(dB)JPEG 壓縮比極限JPEG 壓縮PSNR(dB)抗噪聲極限PSNR(dB)方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 表 抗攻擊實驗結果011 2 3 4 5 6縮 放 比 例 (%)歸一化相似度 方 案 1方 案 2方 案 3方 案 425 60 80 95 100 圖 不同方案下自由縮放攻擊得到的相似度的曲線綜合抗攻擊能力分析由表 可知，方案 4 的總體性能最強，可以抵抗一定程度的各種攻擊，由于運用了二維混沌置亂和最佳置亂度的選擇，對于抗擊剪切攻擊的效果大大提高，同時引入了擴頻原理，運用 m 序列使得水印的魯棒性也大大加強，結果表明，經(jīng)過圖像壓縮、剪切等處理后，方案 4 的方法比其他方法表現(xiàn)出更好的穩(wěn)健性。因此采用二維混沌映射進行最佳置亂并引入擴頻的方案 4 的是最佳數(shù)字水印算法實現(xiàn)方案。167。 小結 數(shù)字水印算法的基本要求是水印信號的透明性和魯棒性。本章在對數(shù)字水印算法穩(wěn)健性考慮的基礎上，引入了 m 序列擴頻、二維混沌映射置亂和最佳置亂的概念，提出了四種水印算法實現(xiàn)方案，分別對其抗 JPEG 壓縮，剪切，縮放，加噪聲等各種攻擊進行了測試分析，得出一種最具魯棒性的數(shù)字水印算法。第五章 總結與展望167。 論文工作的總結在這次畢業(yè)設計中，本人受益良多，對數(shù)字水印技術有了很詳細的認識，并且清楚了解數(shù)字圖像水印的有關研究和發(fā)展；學習了擴頻通信和概率論的基礎知識在數(shù)字水印技術領域的應用；熟悉了 Matlab 軟件，掌握了具體的編程方法和編程技巧。十幾周的查閱資料、設計、編程、改進、完善，不僅使本人接觸到許多關于數(shù)字水印方面的知識和技術，也使本人更深刻地了解了在多媒體發(fā)展迅速的這個時代版權保護帶來的巨大同時也沒有完善的水印技術應用的市場。了解了需要分析的重要性及基本方法。接到這個課題設計任務后，本人查閱了大量有關計算機通信網(wǎng)絡的資料，了解到數(shù)字水印技術涉及到許多方面的問題，要根據(jù)本課題設計的要求將其具體化并實現(xiàn)出來。同時也感受到深入的分析研究所需要的艱辛和努力。這次我深刻地體會到了學習一個新程序軟件和打開一個對自己陌生的技術領域的門檻的的艱辛和喜悅。由于之前沒有深入接觸過 Matlab 軟件，對 Matlab的認識可以說比較膚淺。開始課題設計之后，通過查閱大量有關 Matlab 編程的書籍，同時上機實踐，經(jīng)歷了從經(jīng)常性犯些小錯誤到熟悉 Matlab 程序軟件的基本編程方法，并學會了一些編程技巧的過程。在本次畢業(yè)設計中最大的收獲不僅僅是完成了本次的設計，最重要的是學會了如何分析問題和解決問題，掌握了學習和工作的方法。在本次畢業(yè)設計中，本人感受到了在遇到了問題時困惑和壓力，也感受到經(jīng)過思考、實踐和努力后成功后的輕松愉快和喜悅。本次的畢業(yè)設計是一次難得的工作經(jīng)驗，難得的考驗和洗禮。167。 展望本文提出了基于二維混沌映射的數(shù)字水印算法，從以上理論分析以及實際的實驗結果可知，置亂技術對水印算法的魯棒性和保密性有著極其重要的作用，基于二維混沌映射的數(shù)字水印圖像置亂技術更加提供了很好的置亂算法，通過選取不同二維混沌映射的 k 值和置亂圖像的大小，可以得到不同的