信息隱藏技術(shù)與應(yīng)用3

1、2022-4-41第第3 3章章 數(shù)字水印技術(shù)數(shù)字水印技術(shù)n3.1 3.1 數(shù)字水印概述數(shù)字水印概述n3.2 3.2 基本原理、分類及模型基本原理、分類及模型n3.3 3.3 常用實現(xiàn)方法常用實現(xiàn)方法n3.4 3.4 數(shù)字水印研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及應(yīng)用數(shù)字水印研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及應(yīng)用n3.5 DCT3.5 DCT域圖像水印技術(shù)域圖像水印技術(shù) 3.5.1 DCT3.5.1 DCT域圖像水印技術(shù)簡介域圖像水印技術(shù)簡介 3.5.23.5.2水印嵌入過程水印嵌入過程 3.5.3 3.5.3 知覺分析知覺分析 3.5.4 DCT3.5.4 DCT系數(shù)的統(tǒng)計模型系數(shù)的統(tǒng)計模型 3.5.5 3.5.5 水印驗

2、證過程水印驗證過程 3.5.6 3.5.6 水印檢測水印檢測 2022-4-423.1 3.1 數(shù)字水印概述數(shù)字水印概述n數(shù)字水印技術(shù)，是指在數(shù)字化的數(shù)據(jù)內(nèi)數(shù)字水印技術(shù)，是指在數(shù)字化的數(shù)據(jù)內(nèi)容中嵌入的記號。被嵌入的記號通常是容中嵌入的記號。被嵌入的記號通常是不可見或不可察覺的，但是通過一些計不可見或不可察覺的，但是通過一些計算操作可以被檢測或被提取。水印與源算操作可以被檢測或被提取。水印與源數(shù)據(jù)（如圖像、音頻、視頻數(shù)據(jù)）緊密數(shù)據(jù)（如圖像、音頻、視頻數(shù)據(jù)）緊密結(jié)合并隱藏其中，成為不可分離的一部結(jié)合并隱藏其中，成為不可分離的一部分。分。 2022-4-43數(shù)字圖像的內(nèi)嵌水印有下列特點數(shù)字圖像的內(nèi)嵌

3、水印有下列特點: :n(1)(1)透明性透明性: :水印后圖像不能有視覺質(zhì)量的下降水印后圖像不能有視覺質(zhì)量的下降, ,與與原始圖像對比原始圖像對比, ,很難發(fā)現(xiàn)二者的差別很難發(fā)現(xiàn)二者的差別; ;n(2)(2)魯棒性魯棒性: :加入圖像中的水印必須能夠承受施加于加入圖像中的水印必須能夠承受施加于圖像的變換操作圖像的變換操作( (如如: :加入噪聲、濾波、有損壓縮、加入噪聲、濾波、有損壓縮、重采樣、重采樣、D/AD/A或或A/DA/D轉(zhuǎn)換等轉(zhuǎn)換等),),不會因變換處理而丟失不會因變換處理而丟失, ,水印信息經(jīng)檢驗提取后應(yīng)清晰可辨水印信息經(jīng)檢驗提取后應(yīng)清晰可辨; ;n(3)(3)安全性安全性: :數(shù)

4、字水印應(yīng)能抵抗各種蓄意的攻擊數(shù)字水印應(yīng)能抵抗各種蓄意的攻擊, ,必必須能夠唯一地標(biāo)志原始圖像的相關(guān)信息須能夠唯一地標(biāo)志原始圖像的相關(guān)信息, ,任何第三任何第三方都不能偽造他人的水印圖像。方都不能偽造他人的水印圖像。2022-4-443.2 3.2 基本原理、分類及模型基本原理、分類及模型 n所有嵌入水印的方法都包含兩個基本的所有嵌入水印的方法都包含兩個基本的構(gòu)造模塊：水印嵌入系統(tǒng)和水印恢復(fù)系構(gòu)造模塊：水印嵌入系統(tǒng)和水印恢復(fù)系統(tǒng)。統(tǒng)。 2022-4-452022-4-462022-4-47水印系統(tǒng)分類：水印系統(tǒng)分類：根據(jù)輸入輸出的種類及其組合分類根據(jù)輸入輸出的種類及其組合分類（按檢測過程劃分按檢

5、測過程劃分 ）：）： （1 1）秘密水印秘密水?。ǚ敲せ。悍敲に≡跈z測過程中需（非盲化水?。悍敲に≡跈z測過程中需要原始數(shù)據(jù)和原始水印的參與，至少需要原始的數(shù)據(jù)。要原始數(shù)據(jù)和原始水印的參與，至少需要原始的數(shù)據(jù)。 I I型系統(tǒng)從可能失真的輸出數(shù)據(jù)中提取水印型系統(tǒng)從可能失真的輸出數(shù)據(jù)中提取水印W W，并使用原，并使用原始數(shù)據(jù)作為線索來確定水印在輸出數(shù)據(jù)中的位置。始數(shù)據(jù)作為線索來確定水印在輸出數(shù)據(jù)中的位置。 IIII型系統(tǒng)也需要所嵌入水印的一個拷貝，得到輸出數(shù)據(jù)型系統(tǒng)也需要所嵌入水印的一個拷貝，得到輸出數(shù)據(jù)中是否含有水印中是否含有水印W W這個問題的這個問題的“是是” ” 或或“不是不是”

6、的答案。的答案。由于該系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒑苌?，并且需要使用密鑰之類的信由于該系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒑苌?，并且需要使用密鑰之類的信息，其健壯性比其它方案較好。息，其健壯性比其它方案較好。2022-4-48（2 2）半秘密水印半秘密水印（半盲化水?。┰擃愊到y(tǒng)并不（半盲化水?。┰擃愊到y(tǒng)并不使用原始數(shù)據(jù)來檢測，但是需要水印的拷貝。使用原始數(shù)據(jù)來檢測，但是需要水印的拷貝。（3 3）公開水印公開水?。せ蚪⊥。┰擃愊到y(tǒng)是（盲化或健忘水?。┰擃愊到y(tǒng)是目前最具挑戰(zhàn)性的問題，因為它既不需要原始目前最具挑戰(zhàn)性的問題，因為它既不需要原始的秘密信息，也不需要水印。實際上，這種系的秘密信息，也不需要水印。實際上，這種系統(tǒng)是從

7、已嵌入水印的數(shù)據(jù)中提取信息（水?。┙y(tǒng)是從已嵌入水印的數(shù)據(jù)中提取信息（水?。?。 一般非盲水印的魯棒性比較強，但其應(yīng)用受一般非盲水印的魯棒性比較強，但其應(yīng)用受到存儲成本的限制。目前數(shù)字水印大多數(shù)是盲到存儲成本的限制。目前數(shù)字水印大多數(shù)是盲水印。水印。2022-4-49其他分類：其他分類：（1 1）按水印的載體分類按水印的載體分類：可分為文本水印、圖像水印、音頻：可分為文本水印、圖像水印、音頻水印和視頻水印。水印和視頻水印。（2 2）按水印的用途分類按水印的用途分類：可分為版權(quán)保護可見水印、隱藏標(biāo)：可分為版權(quán)保護可見水印、隱藏標(biāo)識水印等。識水印等。（3 3）按健壯性分類按健壯性分類：可分為魯棒水印和

8、易損水印。：可分為魯棒水印和易損水印。（4 4）按嵌入位置分類按嵌入位置分類：可分為空域：可分為空域/ /時域水印和變換域水印。時域水印和變換域水印。（5 5）按檢測分類按檢測分類：可分為盲水印和非盲水印。：可分為盲水印和非盲水印。 2022-4-4103.4 3.4 數(shù)字水印研究現(xiàn)狀、數(shù)字水印研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及應(yīng)用發(fā)展趨勢及應(yīng)用 3.4.13.4.1數(shù)字水印研究領(lǐng)域現(xiàn)狀數(shù)字水印研究領(lǐng)域現(xiàn)狀 Van SchyndelVan Schyndel在在ICIP94ICIP94會議上發(fā)表了會議上發(fā)表了題為題為“A digital watermarking”A digital watermarking”

9、的論的論文標(biāo)志這一領(lǐng)域的開始，與數(shù)字水印相文標(biāo)志這一領(lǐng)域的開始，與數(shù)字水印相關(guān)的國際學(xué)術(shù)會議關(guān)的國際學(xué)術(shù)會議信息隱藏學(xué)術(shù)研討信息隱藏學(xué)術(shù)研討會分別于會分別于19961996年、年、 19981998年、年、19991999年和年和20012001年連續(xù)舉行了四屆年連續(xù)舉行了四屆 2022-4-4113.4.2 3.4.2 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 (1) (1) 研究分別適合圖象、流媒體和電子文檔各種文研究分別適合圖象、流媒體和電子文檔各種文件格式的實用版權(quán)保護機制；件格式的實用版權(quán)保護機制；(2) (2) 建立公開水印系統(tǒng)；發(fā)展復(fù)制保護機制，建立建立公開水印系統(tǒng)；發(fā)展復(fù)制保護機制，建立真正的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

10、系統(tǒng)；真正的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)；(3) (3) 提出可以把水印作為法律證據(jù)的水印系統(tǒng)，解提出可以把水印作為法律證據(jù)的水印系統(tǒng)，解決版權(quán)糾紛；決版權(quán)糾紛；(4) (4) 與密碼技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)造綜合的數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)；與密碼技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)造綜合的數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)；2022-4-412(5) (5) 建立水印認證中心，提供各種網(wǎng)上服務(wù)；建立水印認證中心，提供各種網(wǎng)上服務(wù)；(6) (6) 版權(quán)保護標(biāo)準(zhǔn)化工作，提出滿足數(shù)字版權(quán)保護版權(quán)保護標(biāo)準(zhǔn)化工作，提出滿足數(shù)字版權(quán)保護要求的標(biāo)準(zhǔn)；要求的標(biāo)準(zhǔn)；(7) (7) 開發(fā)網(wǎng)上數(shù)字媒體交易商務(wù)系統(tǒng)；提供數(shù)據(jù)服開發(fā)網(wǎng)上數(shù)字媒體交易商務(wù)系統(tǒng)；提供數(shù)據(jù)服務(wù)斷的完整性保護和客戶服務(wù)斷的

11、數(shù)據(jù)認證；務(wù)斷的完整性保護和客戶服務(wù)斷的數(shù)據(jù)認證；(8) (8) 結(jié)合結(jié)合AgentAgent技術(shù)，開發(fā)具有自動追蹤版權(quán)功能技術(shù)，開發(fā)具有自動追蹤版權(quán)功能的的Agent,Agent,開發(fā)具有盜版跟蹤功能的開發(fā)具有盜版跟蹤功能的AgentAgent；(9) (9) 開發(fā)網(wǎng)絡(luò)付費點播服務(wù)。開發(fā)網(wǎng)絡(luò)付費點播服務(wù)。2022-4-4133.4.3 3.4.3 數(shù)字水印的應(yīng)用數(shù)字水印的應(yīng)用 （1 1）用于版權(quán)保護的水印）用于版權(quán)保護的水?。? 2）用于盜版跟蹤的數(shù)字指紋）用于盜版跟蹤的數(shù)字指紋 （3 3）用于圖像認證的水?。┯糜趫D像認證的水印 （4 4）商務(wù)交易中的票據(jù)防偽）商務(wù)交易中的票據(jù)防偽 （5 5

12、）隱蔽標(biāo)識）隱蔽標(biāo)識 （6 6）隱蔽通信及其對抗）隱蔽通信及其對抗 （7 7）數(shù)字廣播電視分級控制）數(shù)字廣播電視分級控制 2022-4-4143.5 DCT3.5 DCT域圖像水印技術(shù)域圖像水印技術(shù)3.5.1 DCT3.5.1 DCT域圖像水印技術(shù)簡介域圖像水印技術(shù)簡介3.5.2 3.5.2 水印嵌入過程水印嵌入過程3.5.3 3.5.3 知覺分析知覺分析3.5.4 DCT3.5.4 DCT系數(shù)的統(tǒng)計模型系數(shù)的統(tǒng)計模型3.5.5 3.5.5 水印驗證過程水印驗證過程 3.5.6 3.5.6 水印檢測水印檢測2022-4-4152022-4-4163.5.1 DCT3.5.1 DCT域圖像水印技

13、術(shù)簡介域圖像水印技術(shù)簡介n與空域圖像水印相比，與空域圖像水印相比，DCTDCT域圖像水印魯棒性域圖像水印魯棒性更強且與常用的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)更強且與常用的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEGJPEG兼容，因而兼容，因而得到了廣泛的重視。得到了廣泛的重視。nKochKoch等人較早研究了等人較早研究了DCTDCT域圖像水印方法。域圖像水印方法。2022-4-417n方法一：方法一：在在BorsBors和和PitasPitas提出的方法中，首先將圖像分為提出的方法中，首先將圖像分為8 88 8的塊，的塊，根據(jù)高斯網(wǎng)絡(luò)分類器決策選出特定的塊，根據(jù)高斯網(wǎng)絡(luò)分類器決策選出特定的塊，利用線形利用線形DCTDCT約束對中頻段約

14、束對中頻段DCTDCT系數(shù)進行變換，以傳輸信息。系數(shù)進行變換，以傳輸信息。線性約束定義為線性約束定義為 Y=FQY=FQ F F是經(jīng)過修改的是經(jīng)過修改的DCTDCT系數(shù)向量，系數(shù)向量，Q Q是由水印提供的權(quán)重向量。是由水印提供的權(quán)重向量。根據(jù)最小二乘算法改變根據(jù)最小二乘算法改變DCTDCT系數(shù)。系數(shù)。2022-4-418n方法二：方法二：在給定敏感指數(shù)的局部感知分類器基礎(chǔ)上，在給定敏感指數(shù)的局部感知分類器基礎(chǔ)上，TaoTao和和DickinsonDickinson提出了一種自適應(yīng)的提出了一種自適應(yīng)的DCTDCT域水印技術(shù)。將水印域水印技術(shù)。將水印嵌入到交流嵌入到交流DCTDCT系數(shù)中，根據(jù)默認

15、的系數(shù)中，根據(jù)默認的JPEGJPEG格式壓縮表，選格式壓縮表，選擇合適的系數(shù)，并按下式對選定的系數(shù)作修改：擇合適的系數(shù)，并按下式對選定的系數(shù)作修改： 其中其中 是當(dāng)前塊的噪聲敏感指數(shù)，是當(dāng)前塊的噪聲敏感指數(shù)，Di是是xi的量化單位，的量化單位，5k6。需要注意的是水印信號不是隨機產(chǎn)生的。通過利。需要注意的是水印信號不是隨機產(chǎn)生的。通過利用用HVS(Human Visual System,人類視覺系統(tǒng)人類視覺系統(tǒng))的掩蔽效應(yīng)，的掩蔽效應(yīng)，可用不同的方法來確定噪聲的靈敏度。可用不同的方法來確定噪聲的靈敏度。2022-4-419其中Iu,v是原始圖像的變換系數(shù)，wu,v是水印的值，JNDu,v是根據(jù)

16、視覺模型計算得到的可感知偏差極值（JND）。 n方法三：方法三： Podilehuk提出了可感知水印的方法。用可感知偏差的極值（JND）來決定圖像相關(guān)的水印調(diào)制掩蔽。在DCT或小波變換域?qū)⑺≌{(diào)制到變換域系數(shù)的過程：2022-4-420對于對于DCTDCT系數(shù)，可以使用系數(shù)，可以使用WastonWaston定義的感知模型。該模定義的感知模型。該模型利用頻率的亮度敏感性和局部對比度掩蔽，對每個型利用頻率的亮度敏感性和局部對比度掩蔽，對每個8 88 DCT8 DCT塊提供了與圖像相關(guān)的掩蔽閾值。根據(jù)原始圖塊提供了與圖像相關(guān)的掩蔽閾值。根據(jù)原始圖像與待測圖像間的偏差和水印序列的相關(guān)性，可進行水像與待

17、測圖像間的偏差和水印序列的相關(guān)性，可進行水印檢測。即將最大的相關(guān)值與給定閾值相比較，以確定印檢測。即將最大的相關(guān)值與給定閾值相比較，以確定圖像中是否包含水印。圖像中是否包含水印。實驗證明上述水印方案對實驗證明上述水印方案對JPEGJPEG格式壓縮、剪切、放縮、格式壓縮、剪切、放縮、附加噪聲及打印附加噪聲及打印/ /復(fù)印復(fù)印- -掃描操作都有非常好的魯棒性。掃描操作都有非常好的魯棒性。而對含有幾何變換的攻擊，則需在水印檢測前對圖像進而對含有幾何變換的攻擊，則需在水印檢測前對圖像進行相應(yīng)的逆操作。行相應(yīng)的逆操作。 2022-4-421n方法四方法四 Piva等人提出了利用等人提出了利用HVS掩蔽特

18、性的基于掩蔽特性的基于DCT的水印方的水印方法。該水印由法。該水印由M個符合正態(tài)分布的實數(shù)隨機序列組成個符合正態(tài)分布的實數(shù)隨機序列組成X=x1，xM。原始圖像。原始圖像I的的NN個個DCT系數(shù)按系數(shù)按Z字字形掃描重新排列為一維向量。從該向量的起始位置形掃描重新排列為一維向量。從該向量的起始位置L+1處，選擇處，選擇M個系數(shù)組成的向量個系數(shù)組成的向量T=t1，tM，并根據(jù)，并根據(jù)下式將水印嵌入到下式將水印嵌入到T中：中： 21*,MtttT2022-4-422n其中其中 是考慮到是考慮到HVSHVS特性而引入的加權(quán)因子，可簡單的特性而引入的加權(quán)因子，可簡單的取為像素取為像素yij處的歸一化采樣方

19、差，即以處的歸一化采樣方差，即以yij為中心的一方塊為中心的一方塊的采樣方差與所有塊方差最大值的比率。的采樣方差與所有塊方差最大值的比率。n對大多數(shù)水印方案，水印檢測是通過比較水印和可能變化對大多數(shù)水印方案，水印檢測是通過比較水印和可能變化的的DCTDCT系數(shù)間的相關(guān)性系數(shù)間的相關(guān)性Z Z和閾值和閾值 進行的。進行的。8ijijyy2022-4-423Z定義為定義為 自適應(yīng)閾值自適應(yīng)閾值定義為定義為實驗結(jié)果證明該水印對一些圖像處理技術(shù)，如實驗結(jié)果證明該水印對一些圖像處理技術(shù)，如JPEGJPEG格式格式壓縮、中值濾波、多重水印等有較強的魯棒性。壓縮、中值濾波、多重水印等有較強的魯棒性。 Miiz

20、tM1*3n對大多數(shù)水印方案，水印檢測是通過比較水印對大多數(shù)水印方案，水印檢測是通過比較水印和可能變化的和可能變化的DCTDCT系數(shù)間的相關(guān)性系數(shù)間的相關(guān)性Z Z和閾值和閾值 z 進行的。進行的。2022-4-4243.5.23.5.2水印嵌入過程水印嵌入過程2022-4-4253.5.23.5.2水印嵌入過程水印嵌入過程n給定一給定一N1N2的圖像，其亮度為的圖像，其亮度為xn=xn1，n2，0n1N1，0n2N2。DCT域的水印信號域的水印信號Wk利用類似于直接擴頻調(diào)利用類似于直接擴頻調(diào)制的方式產(chǎn)生的，為與制的方式產(chǎn)生的，為與JPEG標(biāo)準(zhǔn)相一致，標(biāo)準(zhǔn)相一致，DCT是作用于是作用于88像素塊

21、上的。像素塊上的。n用一個編碼器把秘密消息用一個編碼器把秘密消息M映射為一映射為一N維的碼字向量維的碼字向量b(b1,bN)，再由擴張過程得到，再由擴張過程得到2-D序列序列bk。該擴張過程在。該擴張過程在DCT域離散格點集域離散格點集Si中重復(fù)碼字的每一個元素中重復(fù)碼字的每一個元素bi，i1,N，以使其覆蓋整個變換后的圖像，以使其覆蓋整個變換后的圖像Xk。2022-4-426在通常的通信信道中，為保持有效的帶寬和降低能量，總是需要把信息集中在盡可能窄的頻譜范圍內(nèi)。另一方面，基本的頻譜擴展技術(shù)是將編碼數(shù)據(jù)分布到盡可能多的頻譜中去，以便對信息流進行編碼。這樣，即使某些頻率存在于擾，它也不會影響數(shù)

22、據(jù)的接收。擴頻通信方式有很多，常用的有直接序列擴頻編碼(Dsss)。Dsss中用一個偽隨機數(shù)發(fā)生器來編碼和用相同的偽隨機數(shù)發(fā)生器來解碼。理想的偽隨機碼具有類似白噪聲的性質(zhì)。它在頻率范圍內(nèi)有良好的頻率響應(yīng)。2022-4-427從通信角度看，原始的數(shù)字圖像可以看作是近似連續(xù)幅度的二維的有限帶寬的并且具有很大噪聲功率的信道，數(shù)字水印是欲傳輸?shù)男盘?；而對?shù)字水印圖像的攻擊可看作是信道中引入的失真或者畸變。擴頻水印從本質(zhì)上說是一種擴頻通信方式，即從水印的嵌入部分（擴頻調(diào)制）向水印的檢測部分（擴頻解調(diào)）傳輸有用信息。擴頻水印技術(shù)基本模型是由通信的傳統(tǒng)模型擴展而來的，所以擴頻水印就是在數(shù)字水印技術(shù)中，將原始

23、數(shù)據(jù)的頻域看作通信信道C，水印信息這個窄帶信號看作是通過信道C的信號S，各種有意無意的干擾看作噪聲N，利用擴頻技術(shù)，將水印信息這個窄帶信號擴頻后分布在許多數(shù)據(jù)頻域系數(shù)中，加入每個頻域系數(shù)的信號能量很小且不可隨意檢測，增強了水印的魯棒性。 2022-4-428例：二值水印經(jīng)擴頻后的偽隨機序列嵌入到各圖像塊的中低頻段系數(shù)中，采用的二值圖像是1616的字符圖像，原始圖像是256256 的Lena 圖像，原始圖像經(jīng)過88分塊后，有1024 個子塊，而二值圖像的總長度為256，因此把二值圖像周期擴展為長度為1024的向量，然后再嵌入到原始圖像，使水印具有更好的抵抗剪切攻擊能力。2022-4-429n基于

24、考慮到人類視覺系統(tǒng)基于考慮到人類視覺系統(tǒng)(HVS)(HVS)的頻率掩蔽特的頻率掩蔽特性的知覺模型，通過對原始圖像的知覺分析得性的知覺模型，通過對原始圖像的知覺分析得到到kk。n把水印信號把水印信號WkWk加入原始圖像加入原始圖像XkXk，就得到嵌，就得到嵌入水印的圖像入水印的圖像Yk=Xk+Wk.Yk=Xk+Wk.n用一具有密鑰用一具有密鑰K K的偽隨機序列發(fā)生器產(chǎn)生偽隨機信號的偽隨機序列發(fā)生器產(chǎn)生偽隨機信號sksk。把把bkbk與與sksk按逐個像素的方式相乘，擴頻后的信號再與按逐個像素的方式相乘，擴頻后的信號再與一知覺掩蔽信號一知覺掩蔽信號kk相乘，其基本目的是為了在保持對圖相乘，其基本目

25、的是為了在保持對圖像修改的不可見性的前提下，使水印能量盡可能大。像修改的不可見性的前提下，使水印能量盡可能大。2022-4-4302022-4-4313.5.3 3.5.3 知覺分析知覺分析n知覺掩蔽信號知覺掩蔽信號k 反映對反映對DCT系數(shù)系數(shù)Xk允許作允許作的最大的改變。為得到的最大的改變。為得到 k ，需要使用，需要使用DCT域的心理視覺模型。域的心理視覺模型。2022-4-432n采用采用Ahumada等人提出的模型的簡化。不可見等人提出的模型的簡化。不可見性閾值性閾值T(i，j)， i，j 0,7，決定對第，決定對第(i，j)個個DCT系數(shù)的不可見修改的最大允許幅值，其系數(shù)的不可見修

26、改的最大允許幅值，其對數(shù)形式為對數(shù)形式為 n其中其中fi,0和和f0,j分別為分別為DCT基函數(shù)的垂直和水平空基函數(shù)的垂直和水平空間頻率，間頻率，Tmin是關(guān)于空間頻率是關(guān)于空間頻率fmin的的T(i，j)的最小的最小值，值，r0.7。2022-4-433DCT基函數(shù)的垂直和水平空間頻率基函數(shù)的垂直和水平空間頻率n利用DCT將二維空間像素值變換成二維的空間頻率系數(shù)。n考慮水平方向上一行數(shù)據(jù)（8個像素）的情況時，圖像信號被分解成為直流成分；以及從低頻到高頻的各種余弦成分；而DCT系數(shù)只是表示了該種成分所占原圖像信號的份額大??； n再考慮垂直方向上的變化，需要一個二維的基底，即該基底不僅要反映水平

27、方向頻率的變化；而且要反映垂直空間頻率的變化；對應(yīng)于8*8的像素塊；其空間基底是由64個像素值所組成的圖像，通常也稱之為基本圖像。)2) 12(cos()2) 12(cos(),()()(2),(1010NyvNxuyxsvCuCNvuSNxNy)2) 12(cos()2) 12(cos(),()()(2),(1010NyvNxuvuSvCuCNyxsNuNv2022-4-434n通常以88個像素組成像塊作為基本變換單元，把空間域中88的像素值f(x、y)變換到空間頻率域頻率系數(shù)值F(u、v)，在空間域中，通常像素排列次序由左上角作為坐標(biāo)系原點（0、0)，依次由對角線方向逐漸增加，其x=0-7

28、、y=0-7。而在頻率域中也以左上角作為原點，u=、v=0的小方塊作為直流系數(shù)，u代表水平空間頻率，v代表垂直空間頻率，這樣右下角代表最高空間頻率系數(shù)，顯然左上方各系數(shù)的平方值反映了圖象的低頻能量，而右下方各系數(shù)的平方值代表圖像的高頻能量。2022-4-4352022-4-436垂直和水平空間頻率垂直和水平空間頻率n空間頻率與時間頻率是不同的概念，人們已經(jīng)知道任意形狀的時諧函數(shù)可分解成不同頻率和不同振幅的各次諧波分量。n隨時間變化的電視信號，所涉及與時間相關(guān)的變化通常用頻率來計算。如果一幅畫面用信號來表示，同樣也可分解成各種不同頻率和振幅的諧波分量，但它們不是隨時間而變，面是隨二維空間的位置而

29、變化，這樣空間頻率可分成水平空間頻率和垂直空間頻率。2022-4-437n這一數(shù)學(xué)模型不適用于直流這一數(shù)學(xué)模型不適用于直流(DC)(DC)系數(shù)，因為系數(shù)，因為i i和和j j不能不能同時為零。考慮直流系數(shù)同時為零?？紤]直流系數(shù)X X0,00,0和屏幕平均亮度和屏幕平均亮度 ，可對每塊的閾值可對每塊的閾值T(iT(i，j)j)作如下修正：作如下修正：其中其中fmin=3.68cycles/degree，T=1.1548，K=1.728。2022-4-438n按下式計算知覺掩蔽信號：按下式計算知覺掩蔽信號： 其中其中l(wèi)1=k1 mod 8， l2 =K2 mod 8, (.)是是Kronecker

30、函數(shù)，函數(shù)， 標(biāo)度因子標(biāo)度因子1使得可在水印中引入某種程度的保守性以考使得可在水印中引入某種程度的保守性以考慮到那些被忽視的效應(yīng)。慮到那些被忽視的效應(yīng)。 上式中的其他因子使得可用上式中的其他因子使得可用DCT系數(shù)而不是亮度表示修正系數(shù)而不是亮度表示修正后的閾值后的閾值。2022-4-4393.5.4 DCT3.5.4 DCT系數(shù)的統(tǒng)計模型系數(shù)的統(tǒng)計模型 n傳統(tǒng)的相關(guān)檢測器結(jié)構(gòu)只有當(dāng)原始圖像傳統(tǒng)的相關(guān)檢測器結(jié)構(gòu)只有當(dāng)原始圖像( (即加性通道噪聲即加性通道噪聲) )可用可用GaussianGaussian隨機過程建模時才是最優(yōu)的。隨機過程建模時才是最優(yōu)的。n介紹一種能更好的刻劃普通圖像的介紹一種能

31、更好的刻劃普通圖像的DCTDCT系數(shù)的統(tǒng)計模型。系數(shù)的統(tǒng)計模型。設(shè)對原始圖像設(shè)對原始圖像xkxk作作DCTDCT變換后得到二維序列變換后得到二維序列XkXk，記為記為 2022-4-440n直流系數(shù)無法精確的用任何封閉形式概率密度函數(shù)直流系數(shù)無法精確的用任何封閉形式概率密度函數(shù)( (pdfpdf) )表示，表示，這是因為其直方圖的不規(guī)則性和高度的圖像依賴特征。這是因為其直方圖的不規(guī)則性和高度的圖像依賴特征。n交流系數(shù)可用零均值廣義交流系數(shù)可用零均值廣義GaussianGaussian概率密度函數(shù)表示：概率密度函數(shù)表示：dtteaat10)( Gamma函數(shù)DCT變換系數(shù)的統(tǒng)計分布2022-4-4412022-4-4423.5.5 3.5.5 水印驗證過程水印驗證過程n水印驗證包括水印檢測和水印提取兩部分水印驗證包括水印檢測和水印提取兩部分: :2022-4-443n給定圖像給定圖像znzn，對其作每個像素塊大小為，對其作每個像素塊大小為8 88 8的的DCTDCT變換得到變換得到ZkZk。首先用一個水印檢測器。首先用一個水印檢測器判定判定ZkZk