浮水印的特性

浮水印研究有幾項較為重要的議題，有母影像品質(Host image quality)、浮水 印 強 健 性 (Robustness) 、 可 嵌 入 容 量 (Capacity) 、 計 算 複 雜 度 (Computational complexity)與萃取時所需的資訊量(Blindness)，都攸關著浮水印的強弱，但是彼 此又會互相牽引影響。本小節將介紹上述常見的三考量，且是與本研究相關。

2.2.1. 盲目型

盲目性係指浮水印系統的解回端，不需要使用未嵌入浮水印的母影像，

即可解回嵌在保護影像內的浮水印；反之也有非盲目型的浮水印系統，例如 Jain [14]的奇異值分解(Singular Value Decomposition, SVD)型浮水印法。盲目 型浮水印較能符合實際應用，驗證者在沒有初始母影像的情況下，就需要萃 取浮水印商標來判定所有權的歸屬；而非盲目型的系統也有其特色，因為解 回端多了母影像的參考資訊，則有較優良的浮水印強健性。

2.2.2. 透明度

透明度是指浮水印嵌在母影像上的不可視性，這跟資訊隱藏技術的不可 偵測性有些許雷同，但是訴求的出發點不同，前者著眼於維持受保護影像的 品質，而後者則是要避免影像的變化，降低隱藏訊息被偵測後竊取的可能。

浮水印系統若是透明度越好，則越能維護良好的母影像細節，這在特殊類型 影像上是非常重要的考量，像是醫學影像、軍事機密影像與地圖細節影像；

同樣地，這些類型的數位影像會受到的竄改攻擊強度也相對的低，則所需的 嵌入強度較低，便可客製化特殊影像需求的浮水印系統。

表格下圖為浮水印嵌入自設中央 ROI 區域，可肉眼觀察出臉頰皮膚有些 許不平，以及鼻翼有條失真線條，此範例圖加註浮水印資訊後的影像品質為 PSNR = 38.9936。

表 2 - 2 浮水印透明度示意表

附註：

受保護 Lena 影像，尺 寸為 512×512 bits。

附註：

在 中 央 自 選 取 區 域 256×256 bits 內 嵌 入 一 256 pixel 的浮水印 NTNU。

(PSNR : 38.9936)

2.2.3. 強健性

浮水印的強健性是用來說明，在嵌有版權宣告的數位影像，經過通道傳 送損失，或是被他人繪圖編輯竄改，浮水印抵抗攻擊破壞的能力。影響強健 性的強弱，是嵌入端的藏入演算法，以及驗證端解回的判定設計；然而，在 相同的嵌入方法底下，若是提高嵌入能量，則有更優良的強健性，但是伴隨 著的是影像受到浮水印干擾內部資訊情況更加強烈，所以浮水印的透明度(亦 即影像品質)，是與強健性呈負相關(Negative correlation)調整的，因此有相關 研究 Ramanjaneyulu [15]利用基因演算法(Genetic Algorithms, GA)與 Wang [16]

粒子群最佳化法(Particle Swarm Optimization, PSO)等等，來迭代出一個最佳 的平衡點，可是，這又得面臨代價函數(Cost function)的設計是否客觀公正；

前述仍有一種可提升浮水印強健性的方法，即解回時的判定設計，於驗證端 的演算法是獨立於嵌入端的，故可就相同的影像品質情況下，獲得更為強健 的浮水印。

表格 1-3 示意了保護影像經竄改後，其解回的受破壞浮水印。此二影像 原始尺寸為 32×16 bits，放大以便觀察萃取的錯誤點細節，右邊範例的解回浮 水印其錯誤率為 13/256，即 NC = 0.9492，仍可經由人眼辨別藏入的浮水印訊 息。

表 2 - 3 浮水印強健性示意表

嵌入時的完整浮水印 萃取而得的受破壞浮水印