數(shù)字水印實驗ppt課件.ppt

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1、W-SVD數(shù)字水印實驗《信息隱藏實驗教程》教學(xué)幻燈片十四1W-SVD水印算法簡介W-SVD數(shù)字水印算法是美國Syracuse大學(xué)數(shù)學(xué)系和美國空軍實驗室通信遙感部聯(lián)合于1998年發(fā)布的。該算法屬于小波變換域數(shù)字水印算法，具有良好的水印不可見性和魯棒性等特點。盡管這一算法也并不是十分完美的，而且也不具備現(xiàn)代數(shù)字水印自適應(yīng)和盲檢測的要求，但無論如何，W-SVD的經(jīng)典性是無庸置疑的。2第一部分水印生成和嵌入3水印生成和嵌入策略流程圖4步驟一:圖像小波分解及低頻系數(shù)歸一化利用MATLAB的wavedec2函數(shù)對圖像進(jìn)行小波分解，提取低頻小波系數(shù)。

2、5放縮：CAsimilar=(1/(CAmax-CAmin))×(CA-CAmin)得到了歸一化后的原始圖像低頻矩陣。步驟一:圖像小波分解及低頻系數(shù)歸一化6步驟二:對低頻相似矩陣做SVD變換矩陣SVD變換：對于任意M×N矩陣B，都可以寫成B＝UΣVT，其中U和V分別是M×M和N×N的正交矩陣。Σ是M×N的對角矩陣。SVD變換通過函數(shù)svd完成。（右圖從上到下依次為U、Σ、V、）7步驟三:正交隨機矩陣的生成在W-SVD算法中，我們需要生成和兩個隨機的正交矩陣。對于一個M×N矩陣C，其QR分解是將一個M×M的正交矩陣Q和一個M×N的矩陣R。

3、在MATLAB中，QR變換是通過內(nèi)置函數(shù)qr完成的。（右圖從上到下依次為一般隨機矩陣、Q和R）8步驟四:隨機對角矩陣的生成隨機對角矩陣生成：sigma_tilda=alpha*diag(flipud(sort(rand(d,1))))；sigma_tilda就是算法中的。alpha就是強度因子α，d是根據(jù)d/n計算出的要替換的行數(shù)。9步驟五:替換水印模板的產(chǎn)生。用種子控制的隨機正交矩陣和的后d列（行）來替換原始低頻系數(shù)分解矩陣U和V的后d列（行），得到矩陣和。d是一個由比例因子d/n決定的整數(shù)。10步驟五:替換11步驟六:用替換后的低頻

4、系數(shù)矩陣重構(gòu)圖像利用MATLAB的waverec2函數(shù)對圖像進(jìn)行重構(gòu)。考慮到MATLAB精度對實驗結(jié)果的影響，建議將重構(gòu)后的圖像以16位圖（如png格式）的方式存儲。12W-SVD數(shù)字水印算法函數(shù)代碼1314151617181920W-SVD水印效果2122第二部分水印的檢測23W-SVD水印的檢測策略W-SVD算法采用非盲檢測手段對圖像進(jìn)行檢測。其思路為：利用原始圖像生成一個理論上存在的水印模板（原始水印），從待測圖像中提取可能存在的水印模板（待測水印），繼而計算二者的相關(guān)性。當(dāng)二者高度相關(guān)時，我們認(rèn)為待測圖像含有水印；反之則檢測不出

5、水印。24W-SVD水印的檢測策略25計算檢測相關(guān)性值的方法常規(guī)檢測直接相關(guān)性值d：DCT檢測相關(guān)性值：W和W’分別表示原始水印和待測水印。M和N為水印模板的大小。26水印檢測的具體步驟給原始圖像加水印并提取其加有水印圖像的小波低頻系數(shù)A。提取待測圖像的小波低頻系數(shù)B。提取原始圖像的小波低頻系數(shù)C。生成原始水?。ˋ-C）和待測水?。˙-C）。計算相關(guān)性值。27一個問題的提出：計算出了相關(guān)性值如何判定是否有水??？根據(jù)一個檢測閾值（Test_threshold）來決定水印的有無。在數(shù)字水印檢測中，會出現(xiàn)兩類錯誤：虛警錯誤和漏警錯誤。前者是指

6、將沒有水印的圖像判定為有水印，后者則是將有水印的圖像判定為無水印。當(dāng)檢測閾值選取過大時，就會造成漏警概率過大；而當(dāng)檢測閾值選取過小時，就會造成虛警概率過大。繪制“種子—相關(guān)性值圖”（SC圖）是我們分析水印系統(tǒng)的一個重要手段。28W-SVD模型下數(shù)字水印檢測29303132SC圖的繪制流程圖33兩種檢測方法所繪制的SC圖34SC圖的特點及作用當(dāng)一個確有水印的圖像檢測繪制的SC圖出現(xiàn)明顯且唯一的峰值時，則表明檢測手段是理想的。SC圖可以給我們選擇檢測閾值提供依據(jù)。檢測閾值給我們對水印系統(tǒng)的魯棒性測試提供了保證。SC圖可以給我們提供判定算法參

7、數(shù)與水印魯棒性的關(guān)系的依據(jù)。SC圖是攻擊水印系統(tǒng)的有效手段。35第三部分W-SVD水印系統(tǒng)性能分析36從以下幾個方面進(jìn)行性能測試算法各參數(shù)與水印生成的關(guān)系算法各參數(shù)與水印魯棒性的關(guān)系算法各參數(shù)與水印安全性的關(guān)系算法各參數(shù)與水印不可見性的關(guān)系算法各參數(shù)指：①α②d/n③使用的小波④小波分解的尺度⑤隨機數(shù)種子37算法各參數(shù)與水印生成的關(guān)系d/n取值越小，表示原圖像特征系數(shù)被替換得越少，水印形態(tài)與原始圖像越相象。α越大水印的能量越大。不同的小波基分解和同一小波不同尺度下的分解生成的水印在形態(tài)、與原始圖像的相關(guān)性、信息容量和隨機性等各方面也不同

8、。38算法各參數(shù)與水印生成的關(guān)系選擇不同尺度分解下的水印形態(tài)圖?！八⌒螒B(tài)圖”是指以水印模板直接作為圖像重構(gòu)的低頻系數(shù)而獲得的重構(gòu)圖像，其與原圖像越相象表明水印能量越低。39算法各參數(shù)與水印魯棒性的關(guān)系在魯