1、信息隱藏實驗報告學號：20103277姓名：李鑫報告時間：2013年12月13日 實驗三：W-SVD數字水印實驗綜合評分:實驗目的】：了解圖像小波變換。掌握W-SVD數字水印生成，嵌入，檢測的方法。了解數字水印基本模型。學會用stirmark攻擊W-SVD的方法。【實驗內容】（請將你實驗完成的項目涂“”）實驗完成形式：用MATLAB函數實現W-SVD的三大策略用MATLAB命令行方式實現實現W-SVD的三大策略其它：（請注明）實驗效果和分析所使用的手段：結合水印性能分析使用StirMark對水印進行了攻擊結合水印性能分析編寫程序繪制了“攻擊-健壯性曲線”結合水印性能分析編寫程序繪制了“強度-不

2、可見性曲線”對W-SVD進行了合謀攻擊并給出分析其它：（請注明）【實驗工具及平臺】：Windows+Matlab其它：（請注明）【實驗分析】：1、請盡量使用曲線圖、表等反映你的實驗數據及性能2、對照實驗數據從理論上解釋原因3、如無明顯必要，請不要大量粘貼實驗效果圖4、說明你在以下欄目中分析所使用的方法，給出實驗數據，最后總結結論【實驗效果】：說明：本實驗使用”db6小波函數進行實驗，可以適應不同大小的RGB圖或灰度圖以下是水印效果圖：原RGED原跆R層團像含水印的RG日圖水甲輪廊alpha-0.2d/n=0.6leve-l=2seed=210圖1載體為256*256的RGB圖原貽灰度取含水印的

3、萩度因水印輪廓圖2載體為512*512的灰度圖1、水印強度參數a對水印魯棒性的影響：（如果完成了本部分實驗請寫明你的方法、實驗數據及結論）方法是將a分別取0.01,0.05,0.1,0.5得到四張不同的嵌入水印圖象（保持其他參數不變），再對這些圖象做jpeg壓縮，計算出相應的相關值，用matlab編程實現，得到下面四幅曲線圖。0.050.0403U.02O.1OO.10jgg壓縮率1020即405060703090100用旳壓縮率1020：30405060708090100jpg壓縮率由上圖可以看出，水印強度參數a越大，水印魯棒性越好。實驗時d/n=0.99，所以檢測的閾值取0.1，隨著a的增

4、大，誤檢率降低。2、水印強度參數a對水印不可見性的影響：（如果完成了本部分實驗請寫明你的方法、實驗數據及結論）（1）方法：Watson的感知質量度量方法可以用來評估水印強度對水印不可見性的影響，只需將用此度量方法計算所得的結果進行比較。本實驗在256*256的彩色圖中按照不同的alpha值嵌入相同的水印，其中d/n=0.5，密鑰為429，小波尺度為2，所得效果圖及計算所得Watson質量如下：）原始圖偉70.291(bjWatsoii14.838耳雜oil質爺:9力皿(c)twn42.532（2）結論:除了（a）為原始圖外，其余五幅圖分別按順序嵌入的水印強度alpha為0.1,0.3,0.5,

5、0.7,0.9。直觀的看，隨著alpha的值的增大，圖像的不可見性越來越差，相應的Waston質量的值也越來越大。因為Waston質量的求解，是建立在原圖像和含水印圖像的差值的基礎上的，不可見性越差，差值就越大，相應Waston質量就越大。所以我們可以利用對含水印圖像求Waston質量，來評估水印的不可見性；對于參數alpha，由于其值越大，通過它相乘得到的隨機對角矩陣工就越大，因而得到的水印模板的數據量就越大，所以對原始圖像低頻系數的改變得就越多；而低頻部分是圖像能力最集中的地方，若低頻系數改變大，則逆變換后圖像改變程度就越大。這就是alpha值越大，水印不可見性越差的原因。3、水印容量參數

6、d/n對水印魯棒性的影響：（如果完成了本部分實驗請寫明你的方法、實驗數據及結論）（1）方法：這里取d/n=0.9，再分別取alpha為0.1,0.3,0.5,0.7四個值進行實驗，對圖像進行不同程度和不同種類的攻擊之后，通過常規檢測方法（余弦定理）和經DCT變換后的檢測方法得到的相關系數曲線（圖中a表示alpha值）：常規檢測之山ri與魯棒性的關丟分析1DU僅換后檢測分析15-Offlffl林S0050100JPEG壓縮率0050100JPEG壓縮率DC建換后檢測分析d/n=0.5r圖1d/n=5時水印性能曲線常規檢測種子與相關系數分析O44542O-_25O540_O.赳總卅罡-40一445

7、43542O_25O54即藏段-圖2d/n=0.5密鑰為4294：0上422234244204S7421常規0.0001527OJ0O4S1I10.012554C.&3O485-O.&145920.D087270.0159310.0013350.8M564.-0.0021704DCT0.01348S0169140.027581-O.M73-3IQ00505050.0I9S94Q-027782-0.015.2JD4O.75W70.02W51?種子430411K-133434心43(5434381芮0.01212-0.0007555-0,1X11940.000?J794).01040?O.QIT0

8、.0067749DCT-iJ.0D3569fi.OJTTSti0.0369710.02323S-0.J&378780.0DS384&0-M52520.01579-O.(X)214ft20017926表ftl2相應養常規檢測種子與相關系數分析DC該換后檢測分析4204254304354404204254J0435440種子種子圖3d/n=0.1密鑰為429沖子竝01一4_142J424425427412842&(Ml聞Q.44M20.456O.+55O3044S560.441S0.4-648SO.J53QP0.776G4D44615D匚丁O.52DSD.57708O.5SO71O.55&10.5

9、S5J30.602960.572C.5S1420.7fiSUSDJP7S5沖于4S045J4J21.-54341皿I;-43439Q.442SJD.41BMO.42S57CU33204B42&D.431440.45525Z沁0.45441D.4J1SDCT0.559510.3-72620.*611710J77490sQS20JB4830660胃沏060210J45Jt2柑應去(2)結論:d/n表示隨機序列的替換率，d/n越大則替換率越大。圖2和圖3分別為d/n=0.5和d/n=0.1的SC圖，通過他們之間的比較可以發現，如果替換率越小，檢測就越難實現，因為0.5時的閾值可以定在0.1左右，而0

10、.1時閾值則需定在0.6以上，這大大增加了檢測的難度，容易發生漏警現象。因此對于d/n值，越大則水印檢測的效果越好，對檢測越有利；不同的d/n值相應的JPEG壓縮相關系數曲線進行比較，可以發現幾條曲線大部分重合，即對于同樣JPEG壓縮強度的相關系數都差不多，所在此報告中只列出了一條曲線，d/n=0.5的情況下的。d/n的增大單純對于相關系數走勢而言，變化不大；但是在對受到攻擊的圖像進行水印檢測時，是必須考慮閾值的，這就需考慮CS圖中峰值數據與一般數據的差。由于d/n的值越小則所需定的閾值越大（由圖2和圖3的對比可知），而閾值越大，檢測的難度越大，所以d/n值間接的影響了檢測難度，即影響水印的魯

11、棒性，因為對本算法而言魯棒性表示在一定水印攻擊下仍能檢測出水印的能力。綜上所述，d/n值越小，需定的閾值越大，閾值越大則檢測難度越大，所以取較大的d/n值,水印的魯棒性較好。4、水印容量參數d/n對水印不可見性的影響（如果完成了本部分實驗請寫明你的方法、實驗數據及結論）（1）方法：Watson的感知質量度量方法可以用來評估水印強度對水印不可見性的影響，只需將用此度量方法計算所得的結果進行比較。本實驗在256*256的彩色圖中按照不同的d/n值嵌入相同的水印，其中alpha=0.3,密鑰為429，小波尺度為2，所得效果圖及計算所得Watson質量如下：庫貽憚像W站son質董:也922也）認血on

12、廣量范(dlWatMrn質-7:42.532(e)Wat5on質量:40一2召右（ffWahoji質量:旳.丄牯（2）結論:除了（a）為原始圖外，其余五幅圖分別按順序嵌入的d/n值為0.1,0.3,0.5,0.7,0.99。從這六幅圖可以看出，d/n值的增大并沒有遞減式地降低圖像的不可見性，這幾幅圖均有瑕疵但程度都差不多，有計算所得Waston質量也可看出，這五幅圖在不可見性上的確差不多，Waston質量值在40左右徘徊，幅度不超過4；由于d/n值決定的是水印形態與原始圖像的相似程度，對嵌入量的影響并不大，所以對水印的不可見性影響也不大。5、水印其它參數（小波尺度、小波基等）對水印性能的影響（

13、如果完成了本部分實驗請寫明你的方法、實驗數據及結論）（1）方法：除小波基和尺度之外，令其他參數相同，比較不同小波基下含水印圖像的效果,進而分析其對水印性能的影響。現取alpha=0.5,d/n=0.5,key=429,level=1，在不同小波基下嵌入水印后的效果圖如圖1；再取alpha=0.3,d/n=0.8,key=429，小波基db6,在不同尺度下嵌入的水印形態圖如圖2；圖3為圖1相應的分析曲線；圖4為圖2的相應分析曲線。b4Jb5圖Ilel=llev?l=201一：le_e=5換后橫測分祈20406080100JPEG壓網率一2114OOO常規檢測之小波基與朮印性能分靳JPE石壓縮率圏3不同小波基卜-的水印性能圖4平同尺度F的水則性能（2）結論:由圖1可以明顯看出，雖然其他參數都相同，在不同小波基下生成的含水印圖像差異很大，且從db4到db1的效果越來越不好，db6是嵌入水印后不可見性最好的；由圖2可見，當分解尺度越大時，水印形態與原始圖像越相近，因為水印模板的信息越來越少了，但含水印圖像不可見性越差；由圖3可知，采用db6小波基的水印性能最好，抗攻擊能力最強，其他的小波基，在任何強度的JPEG壓縮下其相關性值都在0.1到-0.1之間徘徊，魯棒性很差，這與不同小波基的性質有關，采用db6進行水印的嵌入比較合適；由圖