第七章 数字水印技术-变换域算法ppt课件.ppt

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1、第七章数字水印技术—变换域算法1水印技术从加载方式上分类空间域水印：直接在载体数据上加载水印信息LSB算法拼凑算法变换域水印：载体数据经过变换后添加水印信息NEC算法2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);256*256灰度图像lena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12256::12…256修改DC系数对视觉

2、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′=A

3、CH(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系数的影响除以量化系数，取整含水印图像：DCT变换压缩攻击对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DC

4、T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？DCT变换IDCT变换IDCT变换DCT变换扩频通信扩展频谱通信（spreadspectrumcommunication）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

5、，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SSi=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，

6、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算法流程水印嵌入DCT低频系数水印嵌入强度固定Si=Xi(1+αWi)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

7、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functionJ=Cox_Embed(I,W,alpha,N)[m,n]=size

8、(I);I