可视性浮水印

1、可视性浮水印1目录摘要需求特性离散余弦转换离散小波转换人类可视性系统对比敏感度函数噪音可视性函数2摘要数位浮水印是一种把讯号以 “隐密 或 “非隐密 的方式,把信息埋藏在多媒体信息中。“隐密则是代表着肉眼无法直接看到隐藏的信息内容,称为非可见式浮水印。“非隐密则是使用肉眼就可以看见隐藏在多媒体信息的图像或是资料,称为可见式浮水印。3可见式浮水印主要是保护未经授权的信息。非可见式浮水印主要是保护已经授权过的信息。现有的可见式浮水印技术,主要是利用对比敏感度函数(contrast-sensitive function)的视觉特性加入浮水印中。这些技术主要考量是不破坏影像,但也同时降低了浮水印的可见

2、度。4需求时代在进步,传统的模拟通讯将被数位式通讯取代。而当数位信息在网络上做通讯时,容易被不法人士做违法的用途,进而伤害原信息主人的一些权益。数位浮水印的加入就是要保护信息在“授权或未授权的情况下,减少信息被作为不法使用的一种方法。5可见式(visible)浮水印:保护非经授权的资料不被不合法的使用,而对方若要获得你的信息,则需要付出一些代价才能够得到。所以可见式浮水印是保护你信息的第一道关卡。由于可见式浮水印的特性,可以保护信息不被“立即盗用,因为肉眼可见,所以无法直接用于不法用途。6特性可见式浮水印利用可见式之特性,使非经授全权之使用者,无法用作非法用途。原因是图像加入浮水印后,结构遭受

3、破坏,纵使是把浮水印移除,也会很大的破坏影像,就无法利用图像了。可见式浮水印,越是可见,就越难遭到盗用,因为所占之图像结构性越高,删除后图像就几乎不能使用了。7透明度(transparency): 根据图像被浮水印破坏的程度,将会影响使用者购买的意愿,而透明度是破坏图像细节可见度的称呼,而可见度与透明度是互相冲突的性质,浮水印越可见,图像越不可见。8相关研究可见式浮水印技术,主要是考量能够使加入浮水印后,既看的见又能保持原图像的透明度。但基于可见度与透明度是互相冲突的,所以技术的关键点就是如何保持可见度与透明度互相的平衡,使浮水印既看的见又透明,大致上的技术都是利用一些视觉上的性质,使加入的浮

4、水印能看的到,或是保持图像的透明度。9强健性加入的浮水印必须要能够抵抗无意或恶意之攻击行为,如:一般影音,会经由失真的压缩技术,减少资料量,无形中就会破坏浮水印的结构链条,或是盗用者会将图像使用模糊化、锐化、滤波等来剔除浮水印。10正确性在图像验证中,取出之浮水印,必须保证在验证过程中,保持一定之清晰度、完整度、正确度,不可模糊不清,才能说服别人此资料所属之所有权。11忘却性在撷取浮水印的过程中,有些方法需要使用原图来比对,这样原资料持有人就要花费相对比较大的时间与空间。若能不使用原图做比对,便能提供使用者更方便的使用。但一般这种方法都会降低浮水印强健性与资料嵌入量。12不易计量侦测必须使盗用

5、者无法使用同一批含有相同浮水印的图像,以统计的方式计算出其中的浮水印并除之。13资料嵌入量在对原图只产生些微失真之前提下,若能嵌入越多的资料量越好,因为能够提高浮水印的强健性及正确性,甚至多于的资料量能够作为浮水印的校正位。14安全性有些浮水印演算法是公开的,所以其方法外人也可知道,因此不能够只以演算法做为安全的保证,必须另外加上资料加密,或是保留一些条件系数,以做为真正安全保证。15离散余弦转换(DCT)频率域(frequency domain) 频率域的数位影像资料,即是将空间域数位影像资料,经过运算后所得到的以数个基本频率组合的结果。16正反转换 离散余弦转换将空间域数位影像资料转换成频

6、率域,称为离散余弦正转换(Forward Discrete Cosine Transformation, FDCT),将频率域数位影像资料还原成空间域,则称为离散余弦反转换(Inverse DCT, IDCT)。 17步骤 首先将数位灰阶影像完整地划分成8 8 像素大小的block,而且每一个block 并不重叠(如图)。18 接着FDCT 将每一个空间域block 中所有像素值减去128 后，再以下公式做转换。19 即可得到一个和空间域block 中像素个数相同的频率域block。如果将此频率域的资料以IDCT 做转换后,再将每个元素值加上128,即可还原原来的数位影像。20调整系数组非零项

7、法 Wu 和Hsieh 提出了利用RS(REED-Solomon) code,来编译原本要加入的浮水印信息,也就是真正加入的浮水印位为编译过之RS codewords，如此一来可做为错误修正(error correction),提高浮水印正确性。 21Wu 等人采用的是调整一整组之系数来加入浮水印信息。浮水印嵌入如同下图1图1 Wu 浮水印嵌入流程图22方法 选取图1.9 Koch 选取88 之DCT 系数区块图12一个一个88 区块,并将此选取的64 个系数重新排置(rearrange),排置的方式如下(图2)所示,类似二阶小波函数之排列。其中选取属于中频 HL2 LH2 HH2 中12 个

8、系数来做为调整的目标。如果该区块所对应的RSPB(RS parity bit)为1,则将12 个系数中的非零项总数调整为奇数;否则若RSPB 为0，则将非零系数量调整为偶数,藉此加入欲藏的信息。重复相同动作,直到嵌入完所有资料,最后频率域信息做IDCT反转换,即能得到嵌入浮水印之图像。 23图(2.1)原88 系数图(2.2) 重新排置后系数24撷取 撷取的动作如同嵌入,将图转换为DCT 频域,取出一个个88 系数矩阵后,先经量化的过程,再判断非零项目之总数,若为奇数,表此对应之RSPB 为1;反之若为偶数0。最后所得的RS codewords 再经过,Rsdecode 解译后,可得到最正确的

9、浮水印信息。25图3 Wu 浮水印截取流程图26噪音为了在保证水印不可见性的前提下增加水印的强度,我们考虑人眼视觉系统(HVS)特性,在图像的纹理区域和平滑区域以不同强度嵌入水印,有一种纹理掩蔽效应函数,称为噪音可见函数NVF(Niose Visibility Function) 27 我们同样使用原始图象的NVF控制水印在图像不同区域的嵌入强度,实验中所用的NVF形式为28其中 表示窗口内原始图象的局部方差。 是调整参数(tuning parameter),每幅图象有不同的调整参数。一般形式为 ,其中 是原始图象局部方差的最大值, 是经验值,实验中取150。29基于以上HVS模型,同时在人眼可见