第四章 實驗結果
4.2 拼貼攻擊之實驗結果
此章節針對嵌入浮水印的影像，遭受到拼貼攻擊後，可偵測出被竄改的區域 並對竄改後的位置進行影像復原動作。如圖 4.21 所示，F16 影像中上方位置加上 一架飛機，並做定位偵測與復原。
如圖 4.22 到圖 4.27 所示，(a-1)到(a-6)是嵌入浮水印後的影像遭受到 50 50、
100 100、150 150、200 200、250 250 和 300 300 的拼貼攻擊，其中是對 Lena 影像上頭髮附近加上一朵向日葵，Baboon 影像中位於鼻子區域加上一副口罩，
Peppers 影像中左下角加上一條胡蘿蔔。(b-1)到(b-6)是使用 Proposed method 對 影像被竄改的區域做準確的定位偵測結果，其中黑點表示偵測出被竄改的區域；
反之白點就是未被竄改的區域，和(c-1)到(c-6)是復原竄改過後的影像以其 PSNR 值。
如圖 4.28 到圖 4.35 所示，是針對竄改區域逐漸變大的拼貼攻擊(150 150 到 300 300)，使用 Proposed method 與 He et al. [8]和 Wu [27]的方法來比較，(d-1) 到(d-3)是竄改區域的定位偵測結果和(e-1)到(e-3)還原竄改過後的影像以其 PSNR 值。
(a)拼貼攻擊 (b)竄改區域 (c)復原影像
圖 4.21 F16 影像遭受拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像
59
(a-1) 50 50 拼貼攻擊 (a-2) 100 100 拼貼攻擊 (a-3) 150 150 拼貼攻擊
(b-1) 50 50 竄改區域 (b-2) 100 100 竄改區域 (b-3) 150 150 竄改區域
(c-1) 50 50 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=41.60dB
(c-2) 100 100 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=40.12dB
(c-3) 150 150 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=38.80dB
圖 4.22 Lena 影像遭受 50 50、100 100 和 150 150 的拼貼攻擊之定位竄改區域 與復原影像
60
(a-4) 200 200 拼貼攻擊 (a-5) 250 250 拼貼攻擊 (a-6) 300 300 拼貼攻擊
(b-4) 200 200 竄改區域 (b-5) 250 250 竄改區域 (b-6) 300 300 竄改區域
(c-4) 200 200 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=38.01dB
(c-5) 250 250 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=36.44dB
(c-6) 300 300 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=35.46dB
圖 4.23 Lena 影像遭受 200 200、250 250 和 300 300 的拼貼攻擊之定位竄改區 域與復原影像
61
(a-1) 50 50 拼貼攻擊 (a-2) 100 100 拼貼攻擊 (a-3) 150 150 拼貼攻擊
(b-1) 50 50 竄改區域 (b-2) 100 100 竄改區域 (b-3) 150 150 竄改區域
(c-1) 50 50 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=41.42dB
(c-2) 100 100 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=40.18dB
(c-3) 150 150 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=38.82dB
圖 4.24 Baboon 影像遭受 50 50、100 100 和 150 150 的拼貼攻擊之定位竄改區 域與復原影像
62
(a-4) 200 200 拼貼攻擊 (a-5) 250 250 拼貼攻擊 (a-6) 300 300 拼貼攻擊
(b-4) 200 200 竄改區域 (b-5) 250 250 竄改區域 (b-6) 300 300 竄改區域
(c-4) 200 200 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=35.65dB
(c-5) 250 250 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=32.05dB
(c-6) 300 300 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=30.76dB
圖 4.25 Baboon 影像遭受 200 200、250 250 和 300 300 的拼貼攻擊之定位竄改 區域與復原影像
63
(a-1) 50 50 拼貼攻擊 (a-2) 100 100 拼貼攻擊 (a-3) 150 150 拼貼攻擊
(b-1) 50 50 竄改區域 (b-2) 100 100 竄改區域 (b-3) 150 150 竄改區域
(c-1) 50 50 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=41.72dB
(c-2) 100 100 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=41.11dB
(c-3) 150 150 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=40.09dB
圖 4.26 Peppers 影像遭受 50 50、100 100 和 150 150 的拼貼攻擊之定位竄改區 域與復原影像
64
(a-4) 200 200 拼貼攻擊 (a-5) 250 250 拼貼攻擊 (a-6) 300 300 拼貼攻擊
(b-4) 200 200 竄改區域 (b-5) 250 250 竄改區域 (b-6) 300 300 竄改區域
(c-4) 200 200 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=39.79dB
(c-5) 250 250 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=39.51dB
(c-6) 300 300 拼貼攻擊 之復原影像 PSNR=39.26dB
圖 4.27 Peppers 影像遭受 200 200、250 250 和 300 300 的拼貼攻擊之定位竄改 區域與復原影像
65
Lena 影像遭受 150 150 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=32.54dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=33.82dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=38.80dB
圖 4.28 Lena 影像遭受 150 150 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
66
Lena 影像遭受 200 200 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=28.54dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=32.46dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=38.01dB
圖 4.29 Lena 影像遭受 200 200 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
67
Lena 影像遭受 250 250 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=26.16dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=30.15dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=36.44dB
圖 4.30 Lena 影像遭受 250 250 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
68
Lena 影像遭受 300 300 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=24.1dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=29.86dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=35.46dB
圖 4.31 Lena 影像遭受 300 300 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
69
Baboon 影像遭受 150 150 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=33.57dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=32.60dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=38.82dB
圖 4.32 Baboon 影像遭受 150 150 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
70
Baboon 影像遭受 200 200 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=30.52dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=31.22dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=35.65dB
圖 4.33 Baboon 影像遭受 200 200 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
71
Baboon 影像遭受 250 250 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=27.12dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=29.56dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=32.05dB
圖 4.34 Baboon 影像遭受 250 250 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
72
Baboon 影像遭受 300 300 拼貼攻擊
(d-1) He et al. [8]
竄改區域
(d-2) Wu [27]
竄改區域
(d-3) Proposed method 竄改區域
(e-1) He et al. [8]
之復原影像 PSNR=24.38dB
(e-2) Wu [27]
之復原影像 PSNR=26.96dB
(e-3) Proposed method 之復原影像 PSNR=30.76dB
圖 4.35 Baboon 影像遭受 300 300 的拼貼攻擊之定位竄改區域與復原影像的比較
73
由圖 4.22 至圖 4.27 得知，Lena、Baboon 和 Peppers 影像遭受到 50 50、100 100、
150 150、200 200、250 250 和 300 300 的拼貼攻擊，使用 Proposed method 來 偵測且定位竄改區域有的不錯的表現，且竄改區域越大，使用本方法來復原影像 的 PSNR 值也有 30 dB 以上的復原程度。
由圖 4.28 至圖 4.35 得知，使用 Proposed method 與 He et al. [8]和 Wu [27]比 較，在 Lena 影像中偵測竄改區域，隨著被竄改的區域越大，使用 Proposed method 的(d-3)的識別出向日葵準確度有高於 Wu[27]的(d-2)，在遭受到 300 300 的拼貼 攻擊中，更是比 He et al. [8]的(d-1)高出許多。在 Baboon 影像中，雖然無法完全 精準的定位出竄改區域，但和 He et al. [8]與 Wu[27]相比，Proposed method 的準 確度優於其方法且復原被竄改的影像也有高達 30 dB 以上的復原率。
如表 4.5、表 4.6 和表 4.7 所示，是 Proposed method、He et al. [8]和 Wu[27]
遭受各種大小拼貼攻擊的影像復原數據 PSNR 值。如表 4.8 是 Lena 影像遭受各 種大小拼貼攻擊驗證竄改區域的準確程度和誤判程度 (FNR、FPR)。如圖 4.36 與圖 4.37 是 Lena 影像的 FNR 和 FPR 折線圖比較。如圖 4.38 到圖 4.43 是 Proposed method、He et al. [8]和 Wu[27]遭受各種大小拼貼攻擊的影像復原數據 PSNR 值的 折線圖比較。
74
表 4.5 Proposed method 遭受各種大小拼貼攻擊的復原實驗數據 PSNR(dB) 破壞程度 50 50 100 100 150 150 200 200 250 250 300 300
75
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
FNR
76
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
FPR
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
P SN R (dB)
77
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
P SN R (dB)
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
P SN R (dB)
78
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
P SN R (dB)
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
P SN R (dB)
79 雙立方內插，復原 Lena、Baboon、F16、Goldhill、Lake 和 Peppers 影像，與 He et al.[8]和 Wu [27]相比，復原影像的 PSNR 值都有較好的改善。
50*50 100*100 150*150 200*200 250*250 300*300
P SN R (dB)
80