基于数字水印的无参考图像质量评估方法的研究-论文.pdf

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1、科技·据索·争I毫Sc科ience&技Tech视nology界Vision基于数字水印的无参考图像质量评估方法的研究张彪杨炳恒陈强2韩玉2(1．中国人民解放军海军航空工程学院青岛校区光学引导与监控教研室，山东青岛432400；2．中国人民解放军海军航空工程学院青岛校区教学科研办，山东青岛432400)【摘要】本文提出了一种基于数字水印技术的无参考图像质量评估方法，用来评估图像序列在压缩过程中产生的质量损失。在编码端时离散余弦变换(DCT)后图像进行水印嵌入．嵌入水印后的图像经过量化、熵编码后被传输至解码端．解码端根据提取出的水印质量

2、来评价图像在压缩过程申的质量损失。本方法通过大量实验，确定水印嵌入强度和水印嵌入DCT系数区域的最佳取值，并通过改变不同压缩比，得到图像峰值信噪~(PSNR)与水印的像素错误率(BER)-~-间的线性关系式实验结果表明．此线形关系式可以较好的表征BER与图像PSNR之间的关系．对压缩图像峰值信噪比的估计误差小于4％【关键词】数字图像客观质量评估；数字水印；峰值信噪比；离散余弦变换0引言水印与原始图像一样经历了量化和信道误码等导致图像质量损失的过程．因此水印信号与图像信号的受损程度之间是有着较大的关联网络的发展促使网络多媒体业务的兴起

3、。在图像传输系统中。需的，可以通过提取出的水印质量获取图像质量。要根据信道条件实时调整压缩参数．从而提高用户的可感知质量．这1．2水印嵌入算法就需要获得压缩和传输后的图像质量．从而自适应的控制编码端参这里选择要嵌入的水印为二值水印二值水印中图像像素只有数．达到提高系统整体质量的目的。因此研究对数字图像质量进行评⋯0’和⋯1’，与数据的奇偶性可以相互对应。即：⋯0表示偶数．⋯1’表示奇估的方法一直备受关注数。因此，可以通过判断DCT系数均值的奇偶性与水印对应位的奇数字图像质量评价方法【嗵常分为两大类：主观质量评估(SQA)和偶性相同时

4、．则不需要修改DCT系数。否则．通过对DCT系数作相应客观质量评估(OQA)。主观质量评估是直接由观察者对图像质量进行的修改，从而达到修改均值奇偶性的目的。具体的水印嵌入算法如下：主观评价．此方法最为准确．但是需要提供严格的测试环境．实现起来第一步：将二值水印图像转变为二进制串；步骤复杂、实时性差，不便于实时传输中图像质量的评估。客观质量评第二步：将原始图像进行8x8分块的DCT变换；估嗵过对图像序列进行一定的处理．根据所得到的信息作出评价．该第三步：利用随机数发生器，生成随机数向量。并将其按从大到小类方法相比于主观质量评测方法更易

5、于实现根据对原始图像的依赖的顺序进行排序通过此方式获得与排序后随机数相对应的位置向程度，客观质量评估又可以分为三类：全参考方法、部分参考方法、无量，并选择与二值水印长度相同的前n个位置，作为水印嵌入块的序参考方法全参考和部分参考方法需要提供原始图像的全部或者部分号：特征和信息作为评价参考．而无参考方法则无需原始图像的任何信第四步．对每个8x8的水印嵌人块分别进行DCT变换：接着将息。在图像的压缩和传输过程中，考虑到信道带宽，往往无法实时获取DCT系数按照Zig—za如图1中Zig-Zag排列图)排列；求预先定义的原始图像信息，所以无

6、参考质量评价方法具有较高的应用价值，对其所选频率系数和的奇偶性．然后与二值水印f0或1)做比较，如果相同的研究也是目前学术界研究的热点之一．利用数字水印对图像质量进则不做修改；如果不同，则改变DCT系数值；这样分别将二值水印二行评价正是无参考质量评价方法的一种进制串嵌入到源图像的DCT块中。0156141527281原理及算法24713162629421．1基本原理38l2l725304143图像数字水印【3】是在原始图像数据中按照一定的规律嵌入另一种9l1l8243l404453信号(水印)。由于图像数据存在的冗余，且人眼对图像中

7、不同部分感1O19233239455254知能力是不同的．因此可以利用这些特性在图像中嵌入水印．同时又2022333846515560不影响人眼对图像的主观感受——不可见性成为衡量数字水印嵌入2134374750565961算法的一个重要指标。图像中嵌入信号量越多．图像质量下降越明显，水印的不可见性越差：但是经过攻击后提取出来的水印质量会较好．3536484957586263即水印的鲁棒性较好。因此水印的不可见性和鲁棒性二者是矛盾的。图1Zig-Zag排列豳相互制约如何平衡水印嵌入的强度僧棒性)和嵌入后图像质量(不可水印的嵌入公式：

8、见性1成为数字水印技术的关键[41DCT域水印[51能够较好地平衡上述问题．是目前数字水印研究的当嵌入0值时：，=2×d×ROUND(2；I)(1)热点DCT变换把空域信号变换到频域中一个DC分量和一系列的Ac分量．其中．Dc分量表示