第七章数字水印技术变换域算法.pptVIP

内容 变换域算法： NEC算法 设计原理 算法描述 程序代码 性能分析 背景介绍 NEC算法（ COX算法/ 基于扩频技术的算法） NEC算法的原理 在DCT变换域嵌入水印 考查DCT变换域中什么位置适合嵌入水印？ DCT变换 I=imread(lena.bmp); J=dct2(I); 变换域: DCT变换系数 DC系数 AC系数：低频系数、中频系数、高频系数 修改DC系数对视觉的影响 DC′= DC(1+5%) 修改DC系数对视觉的影响 DC′= DC(1+25%) 修改DC系数对视觉的影响 DC′= DC(1+50%) 修改低频AC系数对视觉的影响 ACL′= ACL(1+5%) 修改低频AC系数对视觉的影响 ACL′= ACL(1+25%) 修改低频AC系数对视觉的影响 ACL′= ACL(1+50%) 修改中频AC系数对视觉的影响 ACM′= ACM(1+5%) 修改中频AC系数对视觉的影响 ACM′= ACM(1+25%) 修改中频AC系数对视觉的影响 ACM′= ACM(1+50%) 修改高频AC系数对视觉的影响 ACH′= ACH(1+5%) 修改高频AC系数对视觉的影响 ACH′= ACH(1+25%) 修改高频AC系数对视觉的影响 ACH′= ACH(1+50%) NEC算法的原理 考查DCT变换域中什么位置适合嵌入水印？ 从水印不可见性考虑 将水印嵌入DCT变换域的AC高频系数 从水印鲁棒性考虑 将水印嵌入什么位置？ 压缩攻击对AC系数的影响 压缩的哪一步会造成图像数据的损失？ 压缩攻击对AC系数的影响 压缩攻击对AC系数的影响 将水印嵌入“经量化后被保存的DCT变换域系数”可以抵抗压缩攻击 NEC算法的原理 考查DCT变换域中什么位置适合嵌入水印？ 从水印不可见性考虑 将水印嵌入DCT变换域的AC高频系数 从水印鲁棒性考虑 将水印嵌入DCT变换域的DC系数或AC低频系数 NEC算法的原理 为了解决水印不可见性和鲁棒性的矛盾，COX等人通过类比通信中的扩频技术，将水印信息嵌入到图像的AC低频系数，产生了第一个基于扩频思想的数字水印算法。 如何添加水印？ 扩频通信 扩展频谱通信（spread spectrum communication） 起源于通信系统，其理论基础来源于信息论和抗干扰理论 是一种信息传输方式，其信号所占有的频带带宽远大于信息必需的最小带宽，以此来改善通信质量，保持可靠通信 NEC算法的原理 原始图像的频域看作通信信道，水印看作通过信道传输的信号，利用扩频通信原理，将1bit水印分布在图像的多个感知重要频域系数（DCT变换域的AC低频系数）中，加在每个频域系数上的信号能量很小且不可随意检测；水印检测时，需要知道水印的位置和内容，将许多虚弱的信号集中起来得到水印。 NEC算法描述 水印的产生 将1bit水印扩展成能量小的水印序列 产生一个长度为N的随机序列W作为水印信息 NEC算法描述 水印的嵌入 对图像数据进行二维DCT变换 寻找最大的N个DCT系数X用来携带水印信息 根据下式得到含水印的DCT系数S Si=Xi (1+αWi)，其中W是水印， α是尺度因子，用于控制水印的嵌入强度 嵌入强度越大，水印鲁棒性越强，但不可见性越差 进行二维逆DCT变换，并将像素灰度值进行截断使其值位于[0,255]之间，从而得到含水印图像 复习 NEC算法流程 NEC算法描述 水印的提取 对接收到的可能含有水印的图像和原始图像做DCT变换 找到可能含有水印信息的N个DCT系数，根据下式提取水印信息W Wi =[(Yi-Xi) /Xi]α，其中Y是可能含有水印信息的n个DCT系数 NEC算法描述 水印的检测 通过下式计算原始水印W与提取水印W之间的相似程度sim(W,W) 然后将sim(W,W)与预先设定的阈值进行比较，判断水印的存在与否。阈值可以通过实验的方法获得，也可以通过一些统计和假设的方法获得 NEC算法实现 %文件名:COX_Embed.m %函数功能：将均匀分布的随机序列(水印信号)按照cox扩频方法嵌入到载体图像的DCT系数中 %格式:J = COX_Embed (I, W, alpha, N) %参数说明： %I: 原始图像矩阵 %W:水印信息 %alpha: 水印强度 %N :嵌入水印长度 %J:嵌入水印图像矩阵 提示 index = FindNLargest (A, N); %index寻找到的A中最大N个值的坐标, index(1,:),行坐标;index(2,:),列坐标 NEC算法：嵌入算法 function J = Cox_Embed (I, W, alpha, N) [m, n] = size(I); If (m*nN) error (载体图像太小);