【大学课件】基于傅立叶变换的数字水印嵌入技术

1、编辑课件基于傅立叶变换的数字水印嵌入技术基于傅立叶变换的数字水印嵌入技术编辑课件数字水印的攻击数字水印的攻击l简单攻击l同步攻击l削去攻击l混淆攻击编辑课件 数字水印的评价标准数字水印的评价标准 l信噪比 2,2,)(/yxyxyxyxyxpppSNR代表原始图像中坐标为（x,y)的象素点yxp,代表嵌入水印的图像中坐标为(x,y)的象素点 yxp,编辑课件数字水印的评价标准数字水印的评价标准l峰值信噪比l归一化相关系数 2,2,)(/maxyxyxyxyxyxpppXYPSNRyxyxyxyxyxpppNC,2,/编辑课件数字水印典型算法数字水印典型算法l按嵌入域的分类方法 ，数字水印包括空

2、域数字水印和变换域数字水印。数字水印空域水印变换域水印编辑课件空域数字水印空域数字水印l最低有效位方法（Least Significant Bit） lPatchwork方法l文档结构微调方法编辑课件变换域数字水印变换域数字水印 lDCT变换域方法lDWT变换域方法 lDFT变换域方法 lRST不变域方法 编辑课件基于傅立叶域相关性检测的半盲水印基于傅立叶域相关性检测的半盲水印 l本算法结合了Arnold置乱方法、经典相关性检测方法和傅立叶域特性，并在嵌入时采用嵌入两个不相关伪随机序列的方法，有效的提高了水印的安全性和相关性检测的准确率。编辑课件嵌入算法原理嵌入算法原理l嵌入算法流程图原始图像

3、DFT变换二值水印Arnold置乱产生伪随机序列Key修改相应的幅度谱值IDFT变换嵌入水印图像子块划分编辑课件嵌入算法步骤嵌入算法步骤l子块划分 将原始图像分成88的图像子块： l对每一图像块进行DFT变换 然后做FFT平移，使得直流分量位于中间。 l将二值水印用Arnold变换置乱 8,1),(),(1nmnmfnmfKkk8,1),(),(nmnmfDFTvuFkk编辑课件嵌入算法步骤嵌入算法步骤l产生两个不相关的伪随机序列 l修改相应幅度谱值 l嵌入水印时采用对称嵌入 )9 ,9()9 ,9(),(),(crFAmplitudecrFAmplitudecrFAmplitudecrFAm

4、plitudekkkk式中 为取复数的幅度， 为嵌入信息。()Amplotude编辑课件嵌入算法步骤嵌入算法步骤l嵌入规则为水印矩阵元素为0和1时，分别用两个不相关的伪随机序列与块矩阵的中高频幅值进行乘性叠加 。 abs_block(i,j)=abs_block(i,j)*(1+k*pn_sequence(ll)abs_block(i,j)是经过傅立叶变换的块元素，k为嵌入强度，pn_sequence(ll)为产生的两个不相关伪随机序列之一。编辑课件嵌入算法步骤嵌入算法步骤l对每一图像块进行DFT逆变换得到含水印图像 8,1),(8,1),(nmnmfIDFTnmnmfkk8,1),(),(1

5、nmnmfnmfKkk编辑课件提取算法原理提取算法原理l提取算法流程图 提取水印Arnold置乱嵌入水印图像DFT变换计算幅度谱与伪随机序列的相关性系数产生伪随机序列Key子块划分 编辑课件提取算法步骤提取算法步骤l子块划分 将嵌入水印图像分成88的图像子块 8,1),(),(1nmnmfnmfKkkl对每一图像块进行DFT变换 8,1),(),(nmnmfDFTvuFkk然后做FFT平移, 使得直流分量位于中间。 编辑课件提取算法步骤提取算法步骤l产生两个不相关的伪随机序列 l计算嵌入水印幅度谱与伪随机序列的相关性，并按照嵌入时的规则产生提取水印矩阵。 计算相关性使用MATLAB提供的计算相

6、关性的函数corr2。 l将水印矩阵用Arnold变换进行置乱得到提取水印。 编辑课件Aronld变换变换 lArnold变换，又称“猫脸”变换 对于一幅大小为NN的图像，有下述的Arnold变换 1, 2 , 1 , 0,mod2111NyxNyxyxl 对数字图像可用Arnold变换通过将图像某坐标像素值移到另一个坐标处来达到图像置乱的效果。编辑课件Aronld变换变换lAronld变换有这样的性质，当迭代的使用Aronld变换对图像置乱，迭代一定次数会重新得到置乱前图像。l本论文使用的为4040的二值水印图像，置乱周期为30，即迭代的进行30次Aronld变换将重新得到置乱前的水印图像。

7、编辑课件试验结果及分析试验结果及分析l原始宿主图像是384*384*8b的lena灰度图像 编辑课件试验结果及分析试验结果及分析l水印图像是一幅40*40*1b的二值图像l下面是嵌入强度时，用Matlab软件进行试验的结果:编辑课件试验结果及分析试验结果及分析编辑课件试验结果及分析试验结果及分析编辑课件试验结果及分析试验结果及分析编辑课件试验结果及分析试验结果及分析l嵌入强度 l峰值信噪比 l归一化相关系数 编辑课件不同嵌入强度下试验结果不同嵌入强度下试验结果l 本节分别测试了嵌入强度k在、六种不同取值时，嵌入水印图像与提取水印的效果，并分别计算了峰值信躁比(PSNR)、归一化相关系数(NC)。编辑课件不同嵌入强度下试验结果不同嵌入强度下试验结果编辑课件不同嵌入强度下试验结果不同嵌入强度下试验结果编辑课件不同嵌入强度下试验结果不同嵌入强度下试验结果编辑课件不同嵌入强度下试验结果不同嵌入强度下试验结果编辑课件不同嵌入强度下试验结果不同嵌入强度下试验结果编辑课件不同嵌入强度下试