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1、系统整体方案设计主要分以下几部分：1. 载体图像和水印的选取卡口监控系统中，通常对抓拍得到的数字信息以图像的形式存储起来，以便 日后的调查取证，为此载体图像可选择抓拍到的图像，通常在图像中会包含具体 的违章信息。水印的选择主要考虑两个方面：（1）用于图像的真实性鉴别，通常 考虑嵌入抓拍机构的特有信息，比如印章图像，以便于图像在传输中遭受到某种 篡改后，还能通过提取的水印来验证图像来源的真实性。（2）用于防止图像篡改， 抓拍的图像在传输过程中可能会受到恶意篡改，例如更改违章车辆的车牌号码等 信息，此时可以考虑把抓拍图像中的具体违章信息作为水印。2. 嵌入、提取方法选择水印算法时，一般要满足：安全
2、性、隐蔽性和鲁棒性。（1）由于抓拍图片均为彩色图像，而对彩色图像进行处理较为复杂，建议 首先对图片进行灰度化处理。（2）嵌入位置选取。水印嵌入通常可选择在空间域或变换域进行。空间域方法是直接修改像素 值。该类方法比较简单，但嵌入的水印信息不能太多，鲁棒性比较差；变换域方 法首先对图像进行某种可逆的数学变换，然后对变换域的系数进行某种修改，再 进行逆变换得到图像，目前大多数水印算法都采用傅立叶变换（FFT）、离散余弦 变换（DCT）和离散小波变换（DWT）。本次设计建议选择DCT域嵌入水印。图像在经过 DCT 变换后， DCT 系数分布可分为低、中、高三个频带。其中交 流分量的低频系数分布在矩阵
3、的左上角，是三个频带中系数值较大的区域，集中 了图像的大部分能量，中频、高频依次向外分布，如下图所示：DCT 变换分布图将水印嵌入到高频中不易被人眼所察觉，然而经过图像处理或攻击，极易产 生水印数据损失；低频中集中了图像的绝大部分能量，相对来说拥有更大的嵌入 容量，对于恶意攻击的鲁棒性较好，但嵌入时要考虑对图像隐蔽性的影响。设计 中，要根据卡口监控系统的需要，选择嵌入在DCT变换的低频、中频或高频系 数上。（3）嵌入算法 常见的嵌入算法有加性、乘性规则、位平面、系数交换法等。乘性规则和系 数交换法在时空领域中引起的变动较大，这里建议选择加性或位平面法。加性规则通常在加性规则中都带有嵌入因子，以
4、调整所嵌入水印的不可见性和鲁棒 性：xw = x + aw其中x = x ,0 i N为原始载体的变换系数（如DCT变换系数）ixw = xw,0 i N为含水印图像的系数，w = w ,0 i N为水印，a为嵌入强 ii度因子。对于嵌入强度a的选择，通常要求嵌入强度要满足不可见性，兼顾鲁棒 性，嵌入强度会影响含水印图像的质量，通常用psnr来衡量，人眼视觉可以接 受的 psnr 值灰度约为 32。 位平面最初的位平面方法为空域的最低有效位（LSB）和最高有效位（MSB）, LSB 的鲁棒性较差，MSB的不可见性差，可以采取折中方案，嵌入在中间位平面， 进而扩展到图象变换系数的位平面嵌入方法。
5、（ 4）提取算法数字水印的提取是嵌入的逆过程，例如上面的加性嵌入，相应的水印提取应该为 w = （x-x）/a。3. 算法分析通过编码实现水印的嵌入，并在无攻击测试的情况下进行水印的提取，通过 主观的人眼观察和峰值信噪比（PSNR）分析水印的隐蔽性，比较原始水印和提取 水印的相似程度（相似度NC）。峰值信噪比(psnr )在一定程度上反应图像数据处理前后的变化情况，一般用它作为评价水印嵌入过程造成图像失真的标准。其计算方法如下：PSNR lOlgV 5 5/ MSMSE =（i，j） 7i=1 j=1这里的M、N为行像素及列像素数。s (i, j)为嵌有水印的数字图像，s(i,j)为没有嵌入水
6、印的原始图像。相似度函数 NC 为：工 w (u , v) w (u, v)NC = u, v -乙 w 2(u , v)u , v其中w(u,v)表示提取的水印，w(u,v)表示原始水印，NC(01 )越大说明 图像之间的相似度越大。4. 抗攻击性能分析 对含水印图像进行加噪、压缩、剪裁、替换等常规处理，提取水印，检测提 取水印与原始水印的相似度，分析算法抵抗各种攻击的性能。附：主要的 matlab 函数(1)数据输入输出函数imread( )和 imwrite( )：可以读写 bmp、 jpg/jpeg、 tif/tiff、 png、 hdf、 pcx、 wxd 格式文件。 (2)图像显示
7、imshow():显示一幅图像；imfinfo():可以得到读入图像的信息。如文件的 大小、格式、格式版本号、图像的高度、宽度、颜色类型(真彩色，灰度图还是 索引图)等。(3)变换函数fft2( ):计算二维快速傅立叶变换ifft2( ):计算二维傅立叶变换的反变换dct2( ):计算二维离散余弦变换idct2( ):计算二维离散余弦反变换blkproc( ):分块处理dwt2( )：一层二维离散小波变换idwt2( )：一层二维离散小波反变换(4) 攻击函数旋转：rotate()可以对图像进行任意角度的旋转；剪裁： imcrop ( )可以按精确定位的各点坐标进行剪裁；滤波： filter( )和 filter2( )可实现对一维信号和二维信号的滤波；抖动： dither( )对图像进行抖动；抖动攻击考验水印鲁棒性的一个很好的攻击；jpeg 压缩： imwrite( )中 jpg 和 quality 参数能对图像进行可控 jpg 压缩； 加噪声： imnoise( )可以对图像加入各种噪声，如白噪声、椒盐噪声等。
