FIVE

之前答應某人要談一下我的期末專題==>數位浮水印
==========================
如何將資訊隱藏在圖片中？
目前研究主要都放在設計隱藏式的數位浮水印上，
一般的數位浮水印都是直接在圖片上疊上數位浮水印用來宣示版權所有，但是
這樣的數位浮水印除了破壞了原圖之美外，影像修改的專家還是有辦法去除浮
水印，因此最近幾年隱藏式的浮水印被人提出來。如何讓一張隱藏數位浮水印
的圖片會跟原本的圖差距並不大，甚至看不出來有改變，需要滿足以下幾點特徵：
一、 不可察覺性(imperceptibility)：隱藏數位浮水印後不可讓人感覺到有所不同
二、 強健性(robustness)：隱藏數位浮水印後的圖可能會被人做合法的修改(如:
壓縮)，也有可能是惡意的破壞，但是還是要能夠取出隱藏在其中的數位浮水印。
三、 安全性(security)：一張隱藏數位浮水印的圖必須不被輕易偵測出有數位浮水
印隱藏在其中，即使知道是有隱藏數位浮水印，也要不容易被破解。

一般來說圖片藏入浮水印的方式主要有兩種：空間域與頻率域，接下來我就大概
描述空間域與頻率域是如何藏入浮水印。

空間域
空間域方法指的是直接修改影像像素，達到資訊隱藏的目的。舉例來說，一個像素
的RGB數值介於0~255間，若以二進位來表示則介於00000000~11111111之間。
假設我們把最低位元(LSB)由1修改成0，像素的改變由88變成89，對人類的肉眼來
說，這種小小的改變並不會讓人察覺圖片被修改了。研究顯示如果所藏入的位元數
增加，差異也就越大，大多建議單一像素異動不要超過後面4個位元來達到不可察覺性。

頻率域
另一種方法便是將影像做先進行轉換，由空間域轉換成頻率域，對所轉換的係數進行藏
密後，再轉換成空間域，一般來說轉換的方式主要有：離散傅立葉轉換(DFT)、離散餘弦
轉換(DCT)、與離散小波轉換(DWT)三種轉換方式。
用DWT來解釋空間域如何轉成頻率域，轉換的運算大致上有兩個步驟：一為水平分割，
另一為垂直分割。水平分割時，讀取像數的順序是依照水平方向由左至右取兩兩相鄰的
兩個像素，儲存時是將兩個像素相加除2與相減除2分別儲存在水平位置的兩邊。而垂直
分割時，讀取像數的順序是垂直方向由上至下取兩兩相鄰的兩個像素，儲存時是將兩個
像素相加除2與相減除2分別儲存在垂直位置的兩邊，用圖表示如下：
步驟一: 第一次水平分割

步驟二:第一次垂直分割

完成第一次水平分割及第一次垂直分割後，這樣算是第一階的離散小波轉換；得到了四
個區塊LL、LH、HL、HH；這四個區塊分別代表不同的頻率，也代表人眼對影像的覺察度。
LL頻帶是影像中最重要的部分，也人眼絕查度最高的部分。對LL做第二階離散小波轉換動
作。完成第二階離散小波轉換後，總共可得到七個頻帶，其中四個為第二階的結果，而其
他三個為原本第一階留下來的結果。當然我們也可以往下繼續做第三階、第四階、…、一
直到第n階的離散小波轉換，目前所看到的研究大多都做到第三階就停止了。

影像由空間域轉換成頻率域後，便可以針對不同的影像頻率進行藏密，隱藏在高頻的部分
(HH1)，在影像作壓縮處理時容易被去除，故不建議隱藏於此區。而隱藏在低頻的部分，
因為是人眼最品趕的部分，會對影像會有很大的改變，也不建議隱藏於此區。一般都建
議將數位浮水印隱藏在中頻的部分。

上圖是我的照片與經過dwt轉換後的樣子

參考文獻
陳同孝, 張真誠, 黃國峰, 數位影像處理技術, 旗標, 2003
蘇崇彥,李國彰。應用小波轉換之加密型數位浮水印,2003
林宜君。植基小波轉換有效還原影像惡意竄改之技術,朝陽科技大學碩士論文,2004
資訊安全鑑識程序與有效證據萃取作業(IV)—真假相片的秘密與鑑定,資策會資訊與電腦雜誌系列,Feb.2005