第五章 實驗結果與討論
5.6 Rotation and Scaling攻擊
本實驗之測試亦採用StirMark 軟體進行測試，使用版本為 Strimark benchmark 4.0，
發表於2003 年 1 月。
在Rotation and Scaling 攻擊之中，Rotation 的單位為度(degree)，正值表示影像向左 旋轉(逆時鐘方向)，負值則表示影像向右旋轉(順時鐘方向)，如圖 38 所示。此種影像處 理之攻擊方式是屬於空間域的幾何攻擊，當影像經過旋轉至某個角度時，StirMark 軟體 會將產生的空白處切除，並調整剩餘影像至原本的大小，故影像會因此而具有放大的效 果。由實驗結果可以看出，當旋轉角度愈大，影像品質會變的愈差，偵測出的浮水印相 關係數也愈低。
(a)
(b)
圖38 原始 Goldhill 影像與經過 Rotation and Scaling 攻擊後之影像對照圖 (a) 正值角度 表示逆時鐘方向旋轉 (b)負值角度表示順時鐘方向旋轉
本論文所提方法中，原本的浮水印演算法「D18-10」與「D9-7」，在旋轉角度小於 75
.
±0 度時，其偵測出之浮水印相關係數值皆較[1]為高，但當旋轉角度大於±0.75時，
在部份影像中就無法偵測出浮水印，一但旋轉角度大於±1.0以上，就完全偵測不出浮水 印了。故就相關係數值之比較而言，「D18-10」與「D9-7」兩組方法在抵抗Rotation and Scaling攻擊時之效能皆較 [1]為佳，但當旋轉角度大於±1.0以上時，則無法抵抗Rotation and Scaling之攻擊。
若是我們在原本的浮水印演算法中加入了影像切割重組之前置處理方法後，抵抗 Rotation and Scaling 攻擊的能力可立即獲得大幅提升。我們由「D18-10(M)」與「D9-7(M)」
兩組方法之數據中可以看出，當旋轉角度提高至3.5 度時，偵測出最低之浮水印相關係 數值尚在0.25 以上，且 Goldhill 影像甚至可於旋轉角度為 6.5 度時偵測出浮水印；另外 若旋轉角度為−2.5度時，最低之相關係數值亦在 0.27 以上，且 Goldhill 影像亦可於旋 轉角度為−6.25度時偵測出浮水印，其效能高出「D18-10」與「D9-7」甚多。
至於隨機強制差異化方向演算法「D9-7-F」抵抗Rotation and Scaling攻擊之能力則 與 [1]差不多，可容忍之旋轉角度範圍大致為±0.75度之間，而「D9-7」方法能夠抵抗 之正值旋轉角度為0.75 度，與「D9-7-F」方法相同，但可抵抗之負值旋轉角度則介於−0.75 至−1.0度，較「D9-7-F」方法為佳，故可知在Rotation and Scaling攻擊實驗中，隨機強 制差異化方向演算法所產生之浮水印強韌性，低於原始浮水印方法的最適差異化方向演 算法。
綜上所述，於Rotation and Scaling 攻擊實驗中，我們可證實加入影像切割重組之前 置處理方法後，確實可大幅提升本論文所提之影像浮水印演算法之強韌性，而隨機強制 差異化方向演算法則會略微降低浮水印之強韌性。實驗結果可參照表 11 之數據整理如 下：
實驗結果：
(a) Lena
Rotation degree 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 2.0 3.0 3.5 3.75 4.0 4.75 5.0 ρ 0.87 0.46 0.35 0.25 0.09 Results from
D18-10 PSNR 24.07 22.19 20.79 19.75 18.97 ρ 0.95 0.79 0.74 0.63 0.56 0.48 0.36 0.35 0.29 0.28 0.26 0.20 Results from
D18-10(M) PSNR 24.09 22.21 20.79 19.76 18.97 17.36 16.10 15.67 15.48 15.31 14.87 14.74 ρ 0.82 0.44 0.36 0.21 Results from
D9-7 PSNR 24.07 22.18 20.77 19.74
ρ 0.93 0.79 0.67 0.66 0.59 0.40 0.30 0.25 0.20 Results from
D9-7(M) PSNR 24.09 22.21 20.8 19.76 18.97 17.37 16.10 15.66 15.48
ρ 0.80 0.35 0.27 0.11 Results from
D9-7-F PSNR 24.08 22.21 20.80 19.77
ρ 0.37 0.29 0.26 0.24 Results from
[1] PSNR
Rotation degree -0.25 -0.5 -0.75 -1.0 -1.25 -1.5 -2.0 -3.0 -3.25 -3.5 -4.0 -4.25 ρ 0.86 0.41 0.30 0.20 Results from
D18-10 PSNR 23.46 21.27 19.82 18.79
ρ 0.96 0.80 0.68 0.61 0.52 0.47 0.37 0.25 0.23 0.21 Results from
D18-10(M) PSNR 23.47 21.28 19.83 18.8 18.02 17.4 16.49 15.37 15.16 14.94
ρ 0.84 0.45 0.31 0.26 0.20 Results from
D9-7 PSNR 23.45 21.25 19.81 18.79 18.01 ρ 0.95 0.73 0.67 0.56 0.48 0.48 0.40 0.28 0.27 0.28 0.25 0.14 Results from
D9-7(M) PSNR 23.48 21.29 19.84 18.81 18.03 17.4 16.50 15.38 15.16 14.94 14.51 14.31
ρ 0.75 0.34 0.25 0.13 Results from
D9-7-F PSNR 23.47 21.29 19.84 18.81
ρ 0.32 0.23 0.24 0.16 Results from
[1] PSNR
(b) Goldhill
Rotation degree 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 3.0 5.0 6.5 6.75 7.0 8.25 8.5 ρ 0.83 0.43 0.30 0.26 0.16 Results from
D18-10 PSNR 23.38 21.56 20.54 19.84 19.32 ρ 0.95 0.76 0.66 0.63 0.57 0.37 0.32 0.29 0.27 0.29 0.23 0.22 Results from
D18-10(M) PSNR 23.39 21.58 20.56 19.85 19.33 17.35 16.31 15.78 15.69 15.60 15.20 15.13 ρ 0.75 0.40 0.28 0.14 Results from
D9-7 PSNR 23.37 21.55 20.53 19.83
ρ 0.92 0.75 0.67 0.57 0.57 0.46 0.29 0.23 0.21 Results from
D9-7(M) PSNR 23.39 21.59 20.56 19.86 19.33 17.35 16.30 15.77 15.69
ρ 0.66 0.29 0.23 0.11 Results from
D9-7-F PSNR 23.39 21.59 20.57 19.87
ρ 0.33 0.24 0.21 0.15 Results from
[1] PSNR
Rotation degree -0.25 -0.5 -0.75 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.25 -6.5 -8.0 -8.25 ρ 0.82 0.42 0.33 0.21 Results from
D18-10 PSNR 23.20 21.50 20.50 19.82
ρ 0.91 0.78 0.64 0.63 0.50 0.45 0.41 0.37 0.24 0.21 Results from
D18-10(M) PSNR 23.21 21.51 20.52 19.83 18.35 17.50 16.92 16.44 15.94 15.85
ρ 0.74 0.43 0.26 0.16 Results from
D9-7 PSNR 23.18 21.48 20.49 19.81
ρ 0.95 0.75 0.65 0.63 0.49 0.48 0.43 0.34 0.31 0.32 0.23 0.22 Results from
D9-7(M) PSNR 23.21 21.52 20.53 19.84 18.35 17.51 16.92 16.44 15.94 15.85 15.34 15.27
ρ 0.68 0.28 0.20
Results from
D9-7-F PSNR 23.22 21.54 20.55
ρ 0.38 0.27 0.25 0.14 Results from
[1] PSNR
(c) Peppers
Rotation degree 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 3.25 4.25 4.5 ρ 0.84 0.48 0.35 0.26 0.13 Results from
D18-10 PSNR 23.19 21.38 20.04 19.02 18.20 ρ 0.89 0.73 0.68 0.60 0.57 0.49 0.41 0.34 0.24 0.21
Results from
D18-10(M) PSNR 23.2 21.39 20.05 19.03 18.21 17.55 16.54 15.78 15.20 14.96
ρ 0.82 0.49 0.33 0.20 Results from
D9-7 PSNR 23.17 21.35 20.01 19.00
ρ 0.90 0.71 0.70 0.61 0.52 0.52 0.41 0.39 0.27 0.26 0.25 0.20 Results from
D9-7(M) PSNR 23.19 21.38 20.04 19.02 18.21 17.55 16.53 15.78 15.20 14.95 14.17 14.01 ρ 0.76 0.43 0.28 0.12 Results from
D9-7-F PSNR 23.18 21.38 20.04 19.02
ρ 0.41 0.30 0.26 0.17 Results from
[1] PSNR
Rotation degree -0.25 -0.5 -0.75 -1.0 -1.25 -1.5 -2.0 -2.5 -2.75 -3.0 -3.5 -3.75 ρ 0.82 0.50 0.35 0.25 0.23 0.13 Results from
D18-10 PSNR 23.02 20.93 19.52 18.47 17.63 16.95 ρ 0.87 0.73 0.67 0.59 0.53 0.45 0.44 0.27 0.21
Results from
D18-10(M) PSNR 23.03 20.94 19.53 18.47 17.64 16.96 15.91 15.13 14.81
ρ 0.82 0.49 0.38 0.27 0.22 Results from
D9-7 PSNR 23.00 20.91 19.50 18.45 17.62 ρ 0.91 0.71 0.64 0.58 0.51 0.46 0.38 0.28 0.25 0.25 0.23 0.21 Results from
D9-7(M) PSNR 23.03 20.94 19.53 18.47 17.63 16.96 15.91 15.13 14.81 14.53 14.05 13.85 ρ 0.75 0.38 0.23 0.20 Results from
D9-7-F PSNR 23.03 20.95 19.54 18.48
ρ 0.39 0.25 0.25 0.16 Results from
[1] PSNR
表11 以 Rotation and Scaling 對影像攻擊後之實驗結果 (a)Lena (b)Goldhill (c)Peppers