數(shù)字圖像處理與Python實現(xiàn)-課件 第8、9章 圖像壓縮、數(shù)字水印技術(shù)

數(shù)字圖像處理課程內(nèi)容入門認識第8章圖像壓縮第7章圖像分割基本操作應(yīng)用第9章圖像水印第10章指紋識別第11章深度學(xué)習(xí)綜合案例第八章圖像壓縮8.1圖像壓縮基礎(chǔ)8.2常見的壓縮編碼技術(shù)8.3小結(jié)一幅24位高清圖像，分辨率為1920×1080，所占空間為()。1920×1080×24/8=6220800byte=6075KB≈5.93MB1920×1080×24/1024/1024≈49.76MB1920×1080×24/8/1024/1024≈5.93M1920×1080×24/1024=48600MB1920×1080×24/8/1024=6072MBABCD提交單選題1分一段時長1分鐘、24位色、分辨率為1920*1080、幀頻為30fps的高清視頻。1920*1080*24*30*60/8/1024/1024/1024≈10.428GB。若沒有壓縮，所占存儲容量大約是：圖像壓縮：以較少的比特有損或無損地表示原來的像素矩陣的技術(shù)，

也稱圖像編碼。圖像和視頻在存儲、傳輸、處理等過程所需資源呈現(xiàn)爆炸式增長，所以對數(shù)字圖像和視頻數(shù)據(jù)進行壓縮是非常必要。8.1.1數(shù)據(jù)冗余相關(guān)概念壓縮率（又稱壓縮比），表示壓縮后數(shù)據(jù)量與壓縮前數(shù)據(jù)量的比值：

數(shù)據(jù)冗余，表示壓縮減少的數(shù)據(jù)量占壓縮前數(shù)據(jù)量的比值：

8.1.1數(shù)據(jù)冗余相關(guān)概念數(shù)字圖像冗余形式：編碼冗余、空間冗余、時間冗余、視覺冗余等。編碼冗余（又稱信息熵冗余）：圖像中平均每個像素使用的比特數(shù)大于圖像的信息熵，比如，灰度圖中用于表示灰度的8比特編碼往往要多于表示灰度所需要的比特數(shù)?？臻g冗余（又稱幾何冗余：由圖像內(nèi)部相鄰像素之間存在較強的相關(guān)性造成的冗余。比如，一幅圖像中存在一片連續(xù)的像素顏色相同的區(qū)域，則空間冗余較多。時間冗余（又稱幀間冗余）：視頻圖像序列中由相鄰幀之間相關(guān)性造成的冗余。比如，同一鏡頭內(nèi)，相鄰視頻序列過渡比較緩慢，相鄰幀具有極大的相似性。視覺冗余：人眼敏感度較低或者不能感知的那部分圖像信息。8.1.2數(shù)據(jù)壓縮模型編碼器負責把原圖像進行編碼壓縮；解碼器負責將壓縮后的圖像進行解碼操作。映射器：減少圖像空間和時間冗余，是可逆操作；量化器：根據(jù)映射器輸出的精確度進一步降低映射器輸出的精度，排除無關(guān)信息；符號編碼器：將量化器輸出的頻率高的值賦予短位數(shù)編碼，達到減少編碼冗余的目的。8.1.3圖像格式和壓縮標準常見的圖像格式有：BMP、TIFF、JPEG、GIF等，

在本書第一章中已有介紹；常用的壓縮標準主要有：JPEG、JEPG2000、DV、H.261、H.262、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4AVC等。1.JPEG編碼JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是最常用的圖像文件格式，后綴名為.jpg或.jpeg，其是JPEG標準的產(chǎn)物。JPEG標準是面向連續(xù)色調(diào)靜止圖像的一種壓縮標準，由國際標準化組織（ISO）制訂。JPEG文件格式在本書第一章中已有介紹。常見的實現(xiàn)編碼算法有基于圖像塊的變換編碼、哈夫曼（Huffman）編碼、行程編碼等。8.1.3圖像格式和壓縮標準由國際標準化組織（ISO）制訂；最常用的圖像文件格式，后綴名為.jpg或.jpeg，其是JPEG標準的產(chǎn)物；面向連續(xù)色調(diào)靜止圖像的一種壓縮標準；常見的編碼算法：

基于圖像塊的變換編碼、哈夫曼（Huffman）編碼、行程編碼等。1.JPEG編碼（JointPhotographicExpertsGroup）8.1.3圖像格式和壓縮標準MPEG：是ISO與IEC（國際電工委員會，InternationalElectrotechnicalCommission）于1988年成立的專門針對運動圖像和語音壓縮制定國際標準的組織；MPEG標準主要有：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-4等。編碼技術(shù)主要利用了具有運動補償?shù)膸g壓縮編碼技術(shù)以減小時間冗余度，利用DCT技術(shù)以減小圖像的空間冗余度，利用熵編碼在信息表示方面減小統(tǒng)計冗余度。這些技術(shù)的綜合運用，大大提高了壓縮性能。2.MPEG編碼（MovingPictureExpertsGroup）8.1.3圖像格式和壓縮標準由ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)和MPEG聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組(JVT，JointVideoTeam)提出。以高壓縮高質(zhì)量和支持多種網(wǎng)絡(luò)的流媒體傳輸被廣泛使用。在ITU的標準里稱為H.264，在MPEG的標準里為MPEG-4Part10，又稱AVC（AdvancedVideoCodec）。因此H.264也常常稱為MPEG-4或AVC。壓縮方法主要包括：幀內(nèi)預(yù)測壓縮，解決空域數(shù)據(jù)冗余問題；幀間預(yù)測壓縮（運動估計與補償），解決時域數(shù)據(jù)冗余問題；整數(shù)離散余弦變換，將空間上的相關(guān)性變?yōu)轭l域上無關(guān)的數(shù)據(jù)，然后再進行量化。3.H.2648.1.4圖像壓縮編碼技術(shù)分類（1）有損編碼（不可逆編碼）1.根據(jù)壓縮過程有無信息損失：壓縮時部分信息丟失，導(dǎo)致解碼重新構(gòu)造的圖像存在一定失真。有損壓縮多用于數(shù)字電視、靜止圖像通信等領(lǐng)域。代表性算法包括有損預(yù)測編碼、變換編碼等。壓縮過程沒有信息的損失，解壓后的還原圖像與原始圖像完全相同。常用于工業(yè)檢測、醫(yī)學(xué)圖像、存檔圖像等領(lǐng)域的圖像壓縮中。代表性算法包括哈夫曼編碼、游程編碼、無損預(yù)測編碼等。（2）無損編碼（可逆編碼）8.1.4圖像壓縮編碼技術(shù)分類（1）統(tǒng)計編碼2.根據(jù)圖像壓縮編碼原理進行劃分：出現(xiàn)概率高的事件用短碼表示，出現(xiàn)概率低的事件用長碼表示。常見的統(tǒng)計編碼方法有哈夫曼編碼和算術(shù)編碼。利用空間和時間高度相關(guān)性，以近鄰像素值為參考，預(yù)測當前像素值，然后量化、編碼預(yù)測誤差。應(yīng)用于運動圖像、視頻編碼中，如數(shù)字電視、視頻電話等。（2）預(yù)測編碼（3）變換編碼空域數(shù)據(jù)經(jīng)正交轉(zhuǎn)換到另一個變換域（頻率域），然后對系數(shù)進行編碼處理第八章圖像壓縮8.1圖像壓縮基礎(chǔ)8.2常見的壓縮編碼技術(shù)8.3小結(jié)8.2.1霍夫曼編碼1.算法原理根據(jù)符號的出現(xiàn)概率構(gòu)建一棵二叉樹：出現(xiàn)概率越高的符號離根節(jié)點越近，出現(xiàn)概率越低的符號離根節(jié)點越遠。每個葉子節(jié)點，構(gòu)建一個編碼，由從根節(jié)點到該葉子節(jié)點的路徑上的所有邊構(gòu)成。出現(xiàn)概率高的符號就用較短的編碼表示，出現(xiàn)概率低的符號則需要較長的編碼表示。(1925-1999)個人成就：（1）霍夫曼編碼,

（2）霍夫曼算法，二叉最優(yōu)搜索樹算法效率最高,

是動態(tài)規(guī)劃的一個范例（3）獲得計算機先驅(qū)獎,

IEEE的McDowell獎（4）加州大學(xué)的SantaCruz分校計算機科學(xué)系的創(chuàng)始人無損編碼8.2.1霍夫曼編碼1.算法原理在圖像壓縮中，圖像由若干個像素值組成，統(tǒng)計每個像素值的出現(xiàn)頻率，將其轉(zhuǎn)化為概率分布。根據(jù)概率分布構(gòu)建霍夫曼樹，得到每個像素值的哈夫曼編碼。將每個像素值替換成對應(yīng)的哈夫曼編碼，即可實現(xiàn)對圖像的壓縮。8.2.1霍夫曼編碼2.算法步驟（1）統(tǒng)計像素值出現(xiàn)的頻率：統(tǒng)計每個像素值出現(xiàn)的次數(shù)。（2）根據(jù)頻率建立哈夫曼樹：使用像素值出現(xiàn)的頻率作為權(quán)值，建立哈夫曼樹。（3）對每個像素值進行編碼：從哈夫曼樹根節(jié)點向下遍歷，可設(shè)定左子樹編碼為0，右子樹編碼為1，直到葉子節(jié)點。（4）生成編碼表：將每個像素值對應(yīng)的編碼保存到編碼表中。（5）壓縮圖像：根據(jù)編碼表將像素值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的哈夫曼編碼，拼接起來，得到壓縮后數(shù)據(jù)。（6）存儲壓縮數(shù)據(jù)：將壓縮后的數(shù)據(jù)保存到文件中，同時保存編碼表。（7）解壓縮：

讀取壓縮數(shù)據(jù)和編碼表，根據(jù)編碼表轉(zhuǎn)換為像素值，將所有像素值拼接得到解壓縮圖像。8.2.1霍夫曼編碼3.具體實現(xiàn)（1）統(tǒng)計各符號出現(xiàn)概率，并由大到小排隊。（2）編碼：從最小概率的兩符號開始，選其中一個支路為0，另一支路為1。（3）將已編碼的兩支路的概率合并，并重新排隊.（4）多次重復(fù)使用上述方法，直至合并概率歸一時為止。8.2.1霍夫曼編碼4.

Python實現(xiàn)編碼之后的圖像數(shù)據(jù)量與原始圖像數(shù)據(jù)量之比為0.9968.2.2算術(shù)編碼1.算法原理將區(qū)間[0,1）連續(xù)劃分成多個子區(qū)間，每個字符區(qū)間代表一個字符，區(qū)間大小與這個字符出現(xiàn)的概率成正比。消息越長，編碼表示它的間隔就越小，表示這一間隔所需的二進制位就越多。在保留字符排列順序的同時，對于更高頻出現(xiàn)的字符，賦予更大的小數(shù)區(qū)間。無損編碼8.2.2算術(shù)編碼2.算法步驟（1）以二進制的方式讀取文件，計算出文件中不同字節(jié)的頻數(shù)和累計頻數(shù)；（2）按照不同字節(jié)出現(xiàn)的頻率，將[0,1)區(qū)間劃分成若干個子區(qū)間，每個子區(qū)間代表一個上述字節(jié)，區(qū)間的大小正比于這個字節(jié)出現(xiàn)的頻率，且所有的子區(qū)間加起來正好是[0,1)；（3）編碼從初始區(qū)間[0,1)開始，不斷讀入原始數(shù)據(jù)的字符，每讀入一個信號，找到該字符所在區(qū)間，然后把該區(qū)間作為新的區(qū)間間隔，然后按照字符出現(xiàn)的頻率將字符等比例的縮小到最新得到的間隔中；（4）在最新的區(qū)間中重復(fù)步驟（3），繼續(xù)將該區(qū)間進行劃分，不斷重復(fù)這個過程，直到最后信號中的信源信號全部讀完為止，最后將得到的區(qū)間中任意一個小數(shù)以二進制形式輸出即得到編碼的數(shù)據(jù)。8.2.2算術(shù)編碼3.算法實現(xiàn)假設(shè)存在四種信源信號分別為A、B、C、D，概率分別為：0.2、0.3、0.4和0.1。對字符串ACBD進行算術(shù)編碼的過程：8.2.2算術(shù)編碼4.解碼算法假設(shè)存在四種信源信號分別為A、B、C、D，概率分別為：0.2、0.3、0.4和0.1。根據(jù)編碼值0.154判斷其所在的原始區(qū)間在[0,0.2)內(nèi)，可以得到其首位字符為A；按照信源信號概率分布進一步劃定“新的區(qū)間”，并判斷編碼值落在“新的區(qū)間”中的位置，得到第二位字符；重復(fù)以上步驟，直到編碼長度達到要求為止。如果編碼長度不限制的話，可以一直編碼下去，可以無損還原出原始信息。8.2.2算術(shù)編碼5.

Python實現(xiàn)顯示壓縮比為0.7388.2.3行程編碼1.算法原理又稱游程編碼、變動長度編碼或行程長度編碼等，是一種統(tǒng)計編碼。在數(shù)據(jù)圖像的編碼中尋找連續(xù)的重復(fù)數(shù)值，并用出現(xiàn)次數(shù)和顏色編號取代這些連續(xù)的值。例如，一串字母表示的數(shù)據(jù)為“aaaaabbcccddddccddbb”，

經(jīng)過行程編碼處理后可表示為“5a2b3c4d2c2d2b”。8.2.3行程編碼1.算法原理數(shù)字圖像而言，同一幅圖像某些連續(xù)的區(qū)域顏色相同，即圖像中，同一掃描行中許多連續(xù)的像素都具有同樣的顏色值。只要存儲像素的顏色值、相同顏色像素的位置以及相同顏色的像素數(shù)目即可，把具有相同灰度值（顏色值）的相連像素序列稱為一個行程。8.2.3行程編碼2.算法分類行程編碼分為：定長行程編碼和變長行程編碼兩種。（1）定長行程編碼：編碼的行程所使用的二進制位數(shù)固定。如果灰度連續(xù)相等的像素個數(shù)超過了固定二進制位數(shù)所能表示的最值，則進行下一輪行程編碼。（2）變長行程編碼：對不同范圍的行程使用不同位數(shù)的二進制位數(shù)進行編碼，需要增加標志位來表明所使用的二進制位數(shù)。8.2.3行程編碼（RunLengthEncoding，RLE)3.算法特點相當直觀和經(jīng)濟，運算簡單，解壓縮速度很快。譯碼規(guī)則與編碼時相同，還原后得到的數(shù)據(jù)與壓縮前的數(shù)據(jù)完全相同。RLE所能獲得的壓縮比有多大，取決于圖像本身的特點。RLE一般不直接應(yīng)用于顏色豐富的自然圖像（多灰度圖像），但適合于二值圖像的編碼。無損編碼8.2.3行程編碼（RunLengthEncoding，RLE)3.算法特點有時行程編碼與其他一些編碼方法混合使用。8.2.3行程編碼（RunLengthEncoding，RLE)5.算法缺點缺點：（1）對傳輸差錯很敏感，如果其中一位符號發(fā)生錯誤，就會影響整個編碼序列的正確性，使行程編碼無法還原回原始數(shù)據(jù)，一般要用行同步、列同步的方法，把差錯控制在一行一列之內(nèi)。（2）像ABCDBACADB使用這種算法文件會增大，就是1A1B1C1D1B1A1C1A1D1B了，達不到壓縮的效果。8.2.3行程編碼（RunLengthEncoding，RLE)6.算法實現(xiàn)壓縮比為0.50478.2.4小波圖像編碼1.子帶編碼小波變換在20世紀90年代初期已較成熟8.2.4小波圖像編碼S.Mallat于1988年提出了多分辨率分析的概念，從空間上形象地說明了小波的多分辨率的特性，提出了正交小波的構(gòu)造方法和快速算法，稱為Mallat算法。1.多分辨率編碼8.2.4小波圖像編碼1.多分辨率編碼8.2.4小波圖像編碼2.小波圖像編碼小波變換符號編碼器符號解碼器小波反變換量化器壓縮后圖像解碼后圖像原圖像（1）對圖像進行多級小波分解，得到相應(yīng)的小波系數(shù)；（2）對每層小波系數(shù)進行量化，得到量化系數(shù)對象；（3）對量化后的系數(shù)對象進行編碼，得到壓縮結(jié)果。第八章圖像壓縮8.1圖像壓縮基礎(chǔ)8.2常見的壓縮編碼技術(shù)8.3小結(jié)8.3.1編碼技術(shù)發(fā)展數(shù)字圖像和視頻壓縮編碼解碼技術(shù)和芯片，廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機、數(shù)字電視、多媒體移動通訊等領(lǐng)域。但其核心技術(shù)、芯片和有關(guān)標準長期掌握在少數(shù)發(fā)達國家手里。2003年10月，我國第一片具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字圖像與視頻壓縮編碼解碼芯片在湖南中芯數(shù)字技術(shù)有限公司誕生，這標志著西方少數(shù)國家壟斷該技術(shù)和核心芯片的時代已經(jīng)結(jié)束，對發(fā)展我國的高清晰電視以及數(shù)字圖像傳輸?shù)纫曨l產(chǎn)業(yè)有著重大意義。中芯公司研制的“中國芯”，除了擁有完全原創(chuàng)自主知識產(chǎn)權(quán)外，其表現(xiàn)已超過了當時西方國家的最新壓縮技術(shù)標準JPEG2000的性能，技術(shù)性能指標在當時也達到了國外同類產(chǎn)品的領(lǐng)先水平。8.3.1編碼技術(shù)發(fā)展2002年6月，原信息產(chǎn)業(yè)部批準成立數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標準工作組（AVS工作組），旨在打破國際專利對我國音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約，滿足我國在信息產(chǎn)業(yè)方面的需求。AVS工作組已主導(dǎo)制定了一系列視頻壓縮編碼標準——AVS1、AVS+、AVS2和AVS3。2021年發(fā)布的AVS3是面向4K/8K超高清應(yīng)用的編碼標準，編碼效率比前一代標準高一倍左右，是國際上第一個正式發(fā)布的同類標準。AVS3將為新興的5G媒體應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實媒體等提供技術(shù)規(guī)范，在未來五到十年中引領(lǐng)8K超高清、VR視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。8.3.1編碼技術(shù)發(fā)展數(shù)字圖像處理課程內(nèi)容入門認識第8章圖像壓縮第7章圖像分割基本操作應(yīng)用第9章圖像水印第10章指紋識別第11章深度學(xué)習(xí)綜合案例第九章圖像水印技術(shù)9.1數(shù)字水印概念9.2空域數(shù)字水印算法9.3頻域數(shù)字水印技術(shù)9.4水印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀卡登格子隱藏法王先生：

來信收到，你的盛情真是難以報答，我已經(jīng)在昨天抵達廣州，秋雨連綿，每天需要備傘一把方能上街，苦矣，大約本月中旬我才能返回，屆時再見。情報在雨把傘中蘆花叢中一扁舟，俊杰俄從此地游。義士若能知此理，反躬難逃可無憂。藏頭詩9.1.1信息隱藏技術(shù)1.概念9.1.1信息隱藏技術(shù)信息隱藏在多媒體數(shù)據(jù)中，有必要嗎？9.1.1信息隱藏技術(shù)信息隱藏在多媒體數(shù)據(jù)中，有可能嗎？9.1.1信息隱藏技術(shù)2.模型空(時)域變換域盲隱藏非盲隱藏隱寫術(shù)數(shù)字水印文本圖像聲音視頻密鑰分類對稱隱藏公鑰隱藏嵌入域提取要求載體類型保護對象9.1.1信息隱藏技術(shù)3.分類9.1.1信息隱藏技術(shù)4.用途9.1.1信息隱藏技術(shù)被衛(wèi)星收集的蘇聯(lián)戰(zhàn)略轟炸機載體圖像機密信息隱蔽分發(fā)9.1.1信息隱藏技術(shù)版權(quán)保護-跟蹤9.1.1信息隱藏技術(shù)版權(quán)保護-認證和篡改檢測公元前440年出現(xiàn)用頭發(fā)掩蓋信息的方法將信函隱藏在信使的鞋底、衣服皺褶，婦女頭飾、首飾中在信函中改變字母筆畫的高度，或在字母上（下）面挖非常小的孔17世紀的無形墨水：在特定的字母上制作非常小的斑點19世紀的微縮膠片化學(xué)方式實現(xiàn)的高級隱寫術(shù)（用筆蘸淀粉水寫紙上，噴上碘水后顯字）藝術(shù)作品中隱寫術(shù)（變形夸張的繪畫作品，二戰(zhàn)女鋼琴家慰問演出等）5.發(fā)展9.1.1信息隱藏技術(shù)理論發(fā)展：1992年，國際上正式提出信息隱藏的概念；1994年，第一篇關(guān)于數(shù)字圖像水印的文章發(fā)表；1996年，英國劍橋大學(xué)牛頓研究所召開了第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)會議（IH），標志著信息隱藏學(xué)的正式誕生。2001年，數(shù)字取證與數(shù)字水印頂級國際會議IWDW召開（第20屆將于北京2021.11召開）2013年開始，IH和MMSec會議合并成IH&MMSec，并已舉辦9屆（Online,2021.06）9.1.1信息隱藏技術(shù)信息隱藏引起了各國政府、大學(xué)和研究機構(gòu)的重視。美國的麻省理工學(xué)院、普渡大學(xué)、英國的劍橋大學(xué)、NEC研究所、IBM研究所都進行了大量研究。在國內(nèi)，許多高等院校和研究機構(gòu)進行了深入的研究。從1999年到2019年，已召開15屆全國信息隱藏研討會（CIHW）。9.1.1信息隱藏技術(shù)應(yīng)用技術(shù)和軟件：

美國Digimarc公司1995年開發(fā)了水印制作技術(shù)，是當時唯一一家擁有這一技術(shù)的公司，并在Photoshop4.0和CoreDraw7.0中進行了應(yīng)用。

日本電器公司、日立制作所、先鋒、索尼和美國商用機器公司在1999年宣布聯(lián)合開發(fā)統(tǒng)一標準的基于數(shù)字水印技術(shù)的DVD影碟防盜版技術(shù)。2000年，德國在數(shù)字水印保護和防止偽造電子照片的技術(shù)方面取得了突破。以制作個人身份證為例，一般要經(jīng)過掃描照片和簽名、輸入制證機、打印和塑封等過程。9.1.1信息隱藏技術(shù)9.1.1信息隱藏技術(shù)信息隱藏按照保護對象的不同，可分為隱寫術(shù)和數(shù)字水印。隱寫術(shù)：對信息進行隱藏達到“瞞天過?！毙Ч?，

為了保護隱秘信息；數(shù)字水印：為保護數(shù)字媒體的版權(quán)、用途，確保使用者是合法使用數(shù)字媒體，最終為了保護載體。2013年8月，江蘇抓獲特大販毒團伙95人9.1.2隱寫術(shù)隱寫術(shù)(steganography)：

一詞來源于希臘詞匯stegons和graphia,意即“隱藏”(cover)和“書寫”(writing),是一種保密通信技術(shù),解釋為把秘密消息隱藏于其他信息當中。特點：不是無法解讀消息內(nèi)容，只是隱藏消息本身，即消息的存在形式。（注重隱藏信息的方法，消息內(nèi)容本身容易解讀。）瞞天過海9.1.2隱寫術(shù)9.1.2隱寫術(shù)圖：信息隱寫系統(tǒng)的一般模型秘密信息嵌入隱秘載體傳輸秘密信息提取“囚徒模型”9.1.3數(shù)字水印數(shù)字水印：

將一些標識信息(即數(shù)字水印)直接嵌入數(shù)字載體當中(包括多媒體、文檔、軟件等)或是間接表示(修改特定區(qū)域的結(jié)構(gòu))，

不影響原載體的使用價值，也不容易被探知和再次修改。目的：進行版權(quán)保護、所有權(quán)證明、指紋（追蹤發(fā)布多份拷貝）和完整性保護等。主要要求：魯棒性和不可感知性第九章圖像水印技術(shù)9.1數(shù)字水印概念9.2空域數(shù)字水印算法最不重要位替換（leastsignificantbit，LSB）9.3頻域數(shù)字水印技術(shù)9.4水印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀9.2.1數(shù)字水印空域嵌入補充概念：【位平面】將圖像灰度值轉(zhuǎn)為二進制灰度值：（假設(shè)有8位，則灰度值0-255）我們就可以將一幅圖像分解開來，形成8幅圖像，即8個位平面。170=9.2.1數(shù)字水印空域嵌入補充概念：【位平面】?位平面越高，對灰度值的貢獻越大?最低位平面類似隨機噪聲9.2.1數(shù)字水印空域嵌入(1)算法2.1LSB的嵌入過程9.2.1數(shù)字水印空域嵌入（1）圖像預(yù)處理：將十進制灰度值轉(zhuǎn)化為二進制灰度值，LSB位置零9.2.1數(shù)字水印空域嵌入（2）嵌入過程：在LSB位置換秘密信息9.2.1數(shù)字水印空域嵌入（3）嵌入效果9.2.2數(shù)字水印空域提取第九章圖像水印技術(shù)9.1數(shù)字水印概念9.2空域數(shù)字水印算法9.3頻域數(shù)字水印技術(shù)9.4水印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀圖像為什么要變到頻率域表示？DCT本質(zhì)：DCT變換之后，信息集中在低頻，高頻系數(shù)置零，得到圖像稀疏表示。利于壓縮：稀疏表示的系數(shù)數(shù)量遠小于圖像的像素點數(shù)量，適合用于壓縮。9.3.1數(shù)字水印頻域嵌入常用變換域：

離散余弦變換（DCT）

離散傅里葉變換（DFT）離散小波變換（DWT）優(yōu)點：更好地抵抗各種信號處理（魯棒性）；

保持了人眼的不可察覺性（透明性）。9.3.1數(shù)字水印頻域位置為了保證圖像質(zhì)量，一般不用DC分量作為嵌入位置；兼顧不可感知性和魯棒性，中低頻帶可以作為嵌入秘密信息的理想位置；保密通信：更多考慮嵌入容量和不可感知性，宜嵌入中低頻帶，系數(shù)3-12；數(shù)字水?。焊嗫紤]魯棒性，宜嵌入低頻帶。頻域中流行的方法:

在一個圖像塊中調(diào)整兩個(或多個)DCT系數(shù)的相對大小。9.3.2數(shù)字水印頻域嵌入（1）將原始圖像分為8*8的小塊,每塊進行DCT變換，

DCT

DCT9.3.2數(shù)字水印頻域嵌入01234567比如：位置（4，1）和（3，2）或者：位置（1，2）和（3，0）01234567（2）選擇位置：每個圖像塊中兩個中頻DCT系數(shù)確保信息保存在信號的重要部位，使嵌入信息不容易因JPEG壓縮而完全丟失。為什么選擇中頻的系數(shù)？9.3.2數(shù)字水印頻域嵌入比如：位置（4，1）和（3，2）或者：位置（1，2）和（3，0）01234567（2）選擇位置：每個圖像塊中兩個低頻DCT系數(shù)記為：

9.3.3數(shù)字水印頻域提取0123456701234567第九章圖像水印技術(shù)9.1