课程设计指导附件

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1、系统整体方案设计主要分以下几部分：1•载体图像和水印的选取卡口监控系统屮，通常对抓拍得到的数字信息以图像的形式存储起来，以便口后的调杳取证，为此载体图像可选择抓拍到的图像，通常在图像中会包含具体的违章信息。水印的选择主要考虑两个方面：（1）用于图像的真实性鉴别，通常考虑嵌入抓拍机构的特有信息，比如印章图像，以便于图像在传输屮遭受到某种篡改后，还能通过提取的水印来验证图像来源的真实性。（2）用于防止图像篡改,抓拍的图像在传输过程屮可能会受到恶意篡改，例如更改违章车辆的车牌号码等信息，此时可以考虑把抓拍图像中的具体违章信息作为水卬。2•嵌

2、入、提取方法选择水印算法时，一般要满足：安全性、隐蔽性和鲁棒性。（1）由于抓拍图片均为彩色图像，而对彩色图像进行处理较为复杂，建议首先对图片进行灰度化处理。（2）嵌入位置选取。水印嵌入通常可选择在空间域或变换域进行。空间域方法是直接修改像索值。该类方法比较简单，但嵌入的水印信息不能太多，鲁棒性比较差；变换域方法首先对图像进行某种可逆的数学变换，然后对变换域的系数进行某种修改，再进行逆变换得到图像，目前大多数水印算法都采用傅立叶变换（FFT）、离散余弦变换（DCT）和离散小波变换（DWT）o本次设计建议选择DCT域嵌入水卬。图像在经过D

3、CT变换后，DCT系数分布可分为低、中、高三个频带。其中交流分量的低频系数分布在矩阵的左上角，是三个频带屮系数值较大的区域，集屮了图像的大部分能量，中频、高频依次向外分布，如下图所示：DCT变换分布图将水印嵌入到高频中不易被人眼所察觉，然而经过图像处理或攻击，极易产生水印数据损失；低频中集中了图像的绝犬部分能量，相对来说拥冇更大的嵌入容量，对于恶意攻击的鲁棒性较好，但嵌入时要考虑对图像隐蔽性的影响。设计中，要根据卡口监控系统的需要，选择嵌入在DCT变换的低频、中频或高频系数上。(3)欧入算法常见的嵌入算法冇加性、乘性规则、位平面、系数

4、交换法等。乘性规则和系数交换法在吋空领域屮引起的变动较大，这里建议选择加性或位平面法。•加性规则通常在加性规则屮都带冇嵌入因子，以调整所嵌入水印的不可见性和鲁棒性：IVx=x+aw其中x={xi,O

5、(LSB)和最高冇效位(MSB),LSB的鲁棒性较差，MSB的不可见性差，可以采取折中方案，恢入在中间位平面，进而扩展到图象变换系数的位平面嵌入方法。(3)提取算法数字水卬的提取是嵌入的逆过程，例如上面的加性嵌入，相应的水印提取应该为^=(xw-x)/ao3.算法分析通过编码实现水卬的嵌入，并在无攻击测试的情况下进行水印的提取，通过主观的人眼观察和峰值信噪比(PSNR)分析水印的隐蔽性，比较原始水印和捉取水印的相似程度(相似度NC)。峰值信噪比(PSNR)在一定程度上反应图像数据处理前后的变化情况，一般用它作为评价水印欧入过程造成图像

6、失真的标准。其计算方法如2PSNR=l0g(2552/MSE)MSE=这里的M、N为行像素及列像素数。siJ)为嵌有水卬的数字图像，y)为没有欧入水印的原始图像。相似度函数NC为：VW'(W,V)VV(W,V)NC二——2EW其屮讥u,v)表不提取的水印,w(w,v)表不原始水印,NC(0-1)越大说明图像之间的相似度越人。4.抗攻击性能分析对含水印图像进行加噪、压缩、剪裁、替换等常规处理，提取水卬，检测提取水印与原始水印的相似度，分析算法抵抗各种攻击的性能。附：主要的matIab函数(1)数据输入输出函数imread()^fli

7、mwrite()：可以读写bmp、jpg/jpeg^tif/tiff>png>hdf>pcx>wxd格式文件。(2)图像显示imshow()：显示一幅图像；imfinfo()：可以得到读入图像的信息。如文件的大小、格式、格式版本号、图像的高度、宽度、颜色类型(真彩色，灰度图还是索引图)等。(3)变换函数fft2()：计算二维快速傅立叶变换ifft2()：计算二维傅立叶变换的反变换dct2()：计算二维离散余弦变换idct2()：计算二维离散余弦反变换blkproc()：分块处理dwt2()：一层二维离散小波变换idwt2()：一层二维

8、离散小波反变换⑷攻击函数旋转：rotate()可以对图像进行任意角度的旋转；剪imcrop(河以按精确定位的各点坐标进行剪裁；击;滤波：filter()和filter2()可实现对一维信号和二维信号的滤波；抖动：dith