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1、(10)申请公布号 CN 103984934 A (43)申请公布日 2014.08.13 CN 103984934 A (21)申请号 201410229774.1 (22)申请日 2014.05.29 G06K 9/00(2006.01) G06T 1/00(2006.01) (71)申请人 海南大学 地址 570228 海南省海口市美兰区人民大道 58 号 (72)发明人 李京兵 李雨佳 杜文才 白勇 (54) 发明名称 大数据下基于 DFT 鲁棒水印的抗遮挡攻击人 脸识别方法 (57) 摘要 本发明公开了一种大数据下基于 DFT 鲁棒水 印的抗遮挡攻击人脸识别方法, 主要分水印嵌入 和。
2、提取两大部分, 在水印的提取部分, 同时实现 了人脸的识别 ; 主要步骤如下, 水印的嵌入 : 步骤 一 ) 首先对所有原始人脸进行全局 DFT 变换, 在 实部系数中求得特征向量 ; 步骤二 ) 将每个人脸 的水印与该人脸的特征向量通过密码学哈希函数 相关联 ; 水印提取 : 步骤三)获取待测人脸的特征 向量, 求的待测人脸和原始人脸特征向量相关系 数最大值, 并根据该值对应的序号, 完成人脸的识 别、 获得对应的嵌入的水印 ; 步骤四 ) 利用待测人 脸的特征向量, 进行水印提取, 并计算出水印的相 关系数。 该人脸识别方法不需要进行样本训练, 适 合于大数据 ; 并有较好的抗遮挡、 光照。
3、等攻击。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103984934 A CN 103984934 A 1/2 页 2 1. 大数据下基于 DFT 鲁棒水印的抗遮挡攻击人脸识别方法, 其特征在于 : 先对原始人 脸进行全局DFT变换, 在变化域选取前8x8实部系数做为特征向量, 然后将水印信息和特征 向量相关联, 实现水印的嵌入 ; 然后对于待测人脸, 求出其特征向量, 然后计算出待测人脸 与所有人脸特征向量的相关系数, 求出相关系数。
4、最大值, 根据该值得到识别的人脸图像、 嵌 入的水印 ; 然后根据待测图像的特征向量, 提取出水印, 求出水印相关系数 ; 实现数字水印 的嵌入与提取和人脸的识别 ; 该发明包括水印嵌入和提取两大部分, 共计六个步骤 : 第一部分 : 水印的嵌入 1) 通过对所有原始人脸图像 F(n) 进行全局 DFT 变换, 得到原始图像的特征向量集合 V(n) ; 先对原始人脸图像 F(n) 进行全局 DFT 变换, 在频率域的低频系数的实部系数矩阵 FF(i,j)中选取前88个系数FF8(i,j), 然后再对选取出的系数矩阵FF8(i,j)进行二值化 处理, 当系数大于或等于零时取 1, 小于 0 是取。
5、零, 得到特征向量 V, 主要过程描述如下 : FF(i,j) DFT2(F(i,j) FF8(i,j) REAL(FF(i,j) V(n) BINARY(FF8(i,j) 2) 利用密码学 HASH 函数, 生成含水印信息的二值密钥序列 Key(n), 完成零水印的嵌 入 ; Key(n) V(n) W(n) Key(n) 是由所有原始图像的特征向量 V(n) 和对应的 n 个数字水印 W(n), 通过密码学 常用的 Hash 函数生成 ; 这里 W(n) 由长度为 64bit 的随机序列组成 ; 保存 Key(n), 在下面提 取水印时要用到 ; 通过将 Key(n) 作为密钥向第三方申请。
6、, 以获得人脸图像的使用权和所有 权 ; 第二部分 : 人脸的识别和水印的提取 3) 求出待测人脸的特征向量 V ; 设待测人脸为 F, 经过全局二维 DFT 变换后得到低频系数矩阵, 并取实部系数为 FF(i,j), 按步骤 1) 对实部系数矩阵进行二值化处理 , 求出待测人脸的特征向量 V ; FF(i,j) DFT2(F(i,j) FF8(i,j) REAL(FF(i,j) V BINARY(FF8(i,j) 4) 计算待测人脸的特征向量 V 与原始人脸的 V(n) 的相关系数 NC(n), 进行人脸的识 别 ; 计算 V 与 V(n) 的相关系数最大值所对应的 n 值 , 设 n k 。
7、; 根据 k 值可以得到密钥 Key(k)、 识别出原始人脸图像为 F(k) 和嵌入在 F(k) 的水印值 W(k), 计算特征向量的归一 化相关系数 NC 公式如下 : 5) 利用存在于第三方的二值逻辑密钥序列 Key(k) 和待测人脸的特征向量 V, 提取出 权 利 要 求 书 CN 103984934 A 2 2/2 页 3 待测图像中的水印 W(k) ; W Key(k) V 6) 计算 W 和 W(k) 之间的相关系数 ; 计算提取的水印 W 和嵌入的水印 W(k) 的相关系 数 , 来确定待测图像的水印内容。 权 利 要 求 书 CN 103984934 A 3 1/10 页 4 。
8、大数据下基于 DFT 鲁棒水印的抗遮挡攻击人脸识别方法 技术领域 0001 本发明涉及一种多媒体信号处理领域, 具体涉及大数据下基于变换域鲁棒水印的 抗遮挡攻击人脸识别方法。 技术背景 0002 人脸识别技术作为一种有效的生物特征识别技术, 近 40 年来日益得到工业界和 学术界的重视。由于人脸识别技术具有高可接受, 自然性, 不易被人察觉等优势, 因此其在 娱乐、 犯罪调查、 门禁系统、 军事等方面有较大用途。 0003 目前人脸识别的方法主要是基于 PCA、 神经网络、 SVM 等机器学习方法, 由于要进 行训练学习, 对于识别的样本较大, 在大数据环境下, 学习的时间较长, 并且目前的人。
9、脸识 别方法对于遮挡变化, 表情变化或光照等比较敏感, 因此如何解决在大数据环境下, 抗遮挡 变化、 表情变化或光照等攻击的人脸识别方法意义重大。 0004 数字水印技术最初是用于互联网上的数字媒体的版权保护, 其重要特性为鲁棒性 和不可见性 ; 本发明可以把人的签名或 ID 号等作为水印隐藏在其对应的人脸图像中, 利用 水印的鲁棒特性实现人脸识别算法, 特别对遮挡、 光照等攻击具有较好的鲁棒性。 目前对于 基于大数 据环境下, 抗遮挡、 光照攻击的人脸识别方法研究的较少, 目前还没有看到公开 的报道。因此研究基于 DFT 的鲁棒水印技术实现大数据下抗遮挡攻击的人脸识别方法, 有 较大的意义。。
10、 发明内容 0005 发明目的 : 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足, 提供高速、 高鲁棒 性的人脸识别算法。具体公开了一种大数据下基于 DFT 鲁棒水印的抗遮挡攻击人脸识别方 法, 是一种零水印方案, 水印的嵌入不影响原始的人脸图像。 0006 本发明的基本原理是 : 首先对所有的人脸图像进行全局 DFT 变换 ; 选取低频部分 的前 8x8 个系数的实部, 然后在该系数的实部中寻找一个抗遮挡攻击的特征向量, 并将水 印序列与该特征向量相关联实现水印的嵌入 ; 然后对于待测图像, 首先计算出其特征向量, 然后计算待测图像和原始图像的特征向量的相关系数, 利用相关系数最大值, 实现。
11、人脸的 检测 ; 并实现了水印的提取。 0007 现对本发明的方法进行详细说明如下 : 0008 首 先 选 择 一 个 有 意 义 的 二 值 序 列 作 为 水 印 要 嵌 入 人 脸 图 像 中, 记 为 W w(j)|w(j) 0,1 ; 1 i L ; 同 时,选 取 设 F 为 原 始 人 脸 图 像,表 示 : F f(i,j)|f(i,j) R ; 1 i M1,1 j N1。其中, f(i,j) 表示原始人脸的像素值。 0009 第一部分 : 水印的嵌入 0010 1) 通过对所有原始人脸图像 F(n) 进行全局 DFT 变换, 得到原 始图像的特征向量 集合 V(n) ; 。
12、0011 先依次对原始人脸图像 F(n) 进行全局 DFT 变换, 在频率域的低频系数矩阵 说 明 书 CN 103984934 A 4 2/10 页 5 FF(i,j) 中选取前 88 个系数中的实部系数 FF8(i,j), 然后再对选取出的实部系数矩阵 FF8(i,j) 进行二值化处理, 当系数大于或等于零时取 1, 小于 0 是取零, 得到特征向量 V, 主 要过程描述如下 : 0012 FF(i,j) DFT2(F(i,j) 0013 FF8(i,j) REAL(FF(i,j) 0014 V(n) BINARY(FF8(i,j) 0015 2)利用密码学HASH函数, 生成含水印信息的。
13、二值密钥序列Key(n), 实现零水印的 嵌入 ; 0016 Key(n) V(n) W(n) 0017 Key(n) 是由所有原始图像的特征向量 V(n) 和对应的 n 个数字水印 W(n), 通过密 码学常用的 Hash 函数生成 ; 这里 W(n) 由长度为 64bit 的随机序列组成 ; 保存 Key(n), 在下 面提取水印时要用到 ; 通过将 Key(n) 作为密钥向第三方申请, 以获得人脸图像的使用权和 所有权 ; 0018 第二部分 : 人脸的识别和水印的提取 0019 3) 求出待测人脸 F 的特征向量 V ; 0020 设待测人脸为 F, 经过全局二维 DFT 变换后得到低。
14、频系数的实部系数矩阵为 FF (i,j), 按步骤 1) 对低频实部系数矩阵进行二值化处理 , 求出待测人脸的特征向量 V ; 0021 FF(i,j) DFT2(F(i,j) 0022 FF8(i,j) REAL(FF(i,j) 0023 V BINARY(FF8(i,j) 0024 4) 计算待测人脸的特征向量 V 与原始人脸的 V(n) 的相关系数 NC(n), 进行人脸 的识别 ; 0025 计算 V 与 V(n) 的相关系数最大值所对应的 n 值 , 设 n k ; 根据 k 值可以得到 密钥 Key(k)、 识别出原始人脸图像为 F(k) 和嵌入在 F(k) 的水印值 W(k), 。
15、计算特征向量之 间的归一化相关系数公式如下 : 0026 0027 5) 利用存在于第三方的二值逻辑密钥序列 Key(k) 和待测人脸的特征向量 V , 提 取出待测图像中的水印 W ; 0028 W Key(k) V 0029 6) 计算 W 和 W(k) 之间的相关系数 ; 计算提取的水印和嵌入的水印的相关系数 NC, 并可以根据水印判别待测图像的内容。 0030 本发明与现有的人脸识别技术比较有以下优点 : 0031 首先 : 较好的将水印的鲁棒性和不可见性与人脸的识别进行了有机的结合 ; 利用 水印的鲁棒性算法, 实现了人脸算法的抗遮挡、 光照、 脸部扭曲等攻击, 并且水印的嵌入不 影。
16、响原始图像的像素值 ; 其次 : 水印还可以保护个人的隐私, 只有授权的用户才可以进行 人脸的识别 ; 最后, 并且由于该人脸识别技术, 不需要样本的学习, 所以适合于大量的人脸 识别, 适合于大数据下人脸的识别。 说 明 书 CN 103984934 A 5 3/10 页 6 0032 以下从理论基础和实验数据说明 : 0033 1) 离散傅里叶变换 0034 二维离散傅里叶正变换 (DFT) 公式如下 : 0035 0036 u 0,1,M-1 ; v 0,1,N-1 ; 0037 二维离散傅里叶反变换 (IDFT) 公式如下 : 0038 0039 x 0,1,M-1 ; y 0,1,N。
17、-1 0040 其中 x, y 为空间域采样值 ; u, v 为频率域采样值, 通常数字图像用像素方阵表示, 即 M N。 0041 从上面的公式可知, DFT 的系数符号是和分量的相位有关的。 0042 2) 人脸图像的一个鲁棒的视觉特征向量的选取方法 0043 目前大部分人脸识别算法对遮罩、 光照、 表情变化抗攻击能力较差的原因是当这 些攻击实施是, 在空间域下, 像素值发生了较大变化, 特别是室内外光照的影响 ; 能否找到 一个抗光照、 遮罩等攻击的特征向量意义重大。如果能够找到一个反映人脸图像几何特点 的特征向量, 当人脸图像发生小的几何变换和光照变化时, 该特征向量不会发生明显的突 。
18、变, 那么根据该特征向量, 利用相关系数的最大值, 我们求得相应的原始图像, 和提取出对 应的水印。 0044 为此, 选取一些遮挡攻击, 光照攻击和滤波等常规攻击的实验数据见表 1 所示。表 1 中用作测试的原始图像是图 1, 是 ORL 人脸数据库的第一幅人脸, 由剑桥大学 AT&T 实验室 创建 ; 表 1 中 “第 1 列” 显示的是人脸识别算法受到的攻击类型, 受到不同强度的光照攻击 后的该人脸图像见图 2 至图 4, 光照强度由小到大 ; 遮挡攻击见图 5 至图 7 ; 包括, 研究常见 的眼镜遮挡、 口罩遮挡和帽子遮挡 ; 图 8 是挤压攻击, 图 9 为球面攻击, 该类攻击类似。
19、于表 情变化攻击 ; 高斯噪声、 JPEG 压缩、 中值滤波等常规攻击见图 10 至图 12。表 1 的 “第 2 列” 表示的是人脸图像受到攻击后的峰值信噪比 (PSNR) ; 表 1 的 “第 3 列” 到 “第 10 列” , 是 DFT 变换后的低频实部系数, 这里选取 “D(1,1)、 D(1,2)、 .D(1,8)” 等八个低频变化域实部系 数。表 1 的 “第 11 列” 是用于特征提取的符号序列。通过该表的数据我们发现, 对于光照、 遮罩局部扭曲等攻击, 这些DCT变换域的低频值D(1,1)、 D(1,8)等可能发生一些变换, 但其 系数符号仍然不变, 我们将大于或等于 0 的。
20、系数, 记为 1 ; 小于 0 的记为 0, 那么对于原始人 脸数据来说, 系数值 D(1,1)、 D(1,2).D(1,8) 等对应的符号二值序列为 :“11000011” , 见 表1的第11列, 观察该列可以发现, 无论光照攻击, 遮罩攻击, 扭曲攻击还是常规攻击, 其符 号序列和原始数据的保持相似, 并且与原始数据的符号序列归一化相关系数都较大, 见表 第12列。 结果显示的相关系数都大于0.5, 这是在低频实部系数取前64位符号序列求得的 相关系数值。 0045 表 1 人脸图像 DFT 实部系数和部分实部系数受不同攻击后的变化值 说 明 书 CN 103984934 A 6 4/1。
21、0 页 7 0046 0047 为了进一步说明符号序列是人脸图像的一个特征向量, 我们将不同的人脸图像求 出其视觉特征向量, 然后计算它们之间的相关系数 ; 这里取 ORL 人脸数据库的前 10 个正常 表情的人脸进行测试 ; 图 13- 图 22, 从统计学角度, 这里取了 DFT 域低频部分的前 88 个 总共 64 个 DFT 实部系数。并且求出每个特征向量之间的相关系数, 计算结果如表 2 所示。 0048 从表 2 可以看出, 首先, 人脸图像自身之间的相关系数最大, 为 1.00 ; 其次, 不同人 脸的图像特征的相关系数都不大于 0.5 ; 这与我们 人眼实际观察到的相符合, 这。
22、说明按该 发明的方法提取的特征向量 , 反映了人脸的主要外形特征和主要轮廓, 并且人脸外形越相 似 , 特征向量的相似程度越高。 0049 表 2.10 个不同人脸图像特征向量之间的相关系数 ( 向量长度 64bit) 0050 说 明 书 CN 103984934 A 7 5/10 页 8 0051 3) 特征向量的长度与人脸算法的鲁棒性的关系 0052 根据人类视觉特性 (HVS), 低中频信号对人的视觉影响较大, 对于二维图像是图像 轮廓。 因此, 我们在对人脸图像选取适当变换系数时选取人脸图像的低中频系数, 低中频系 数的个数选择与进行全局 DFT 变换的原始人脸图像大小, 以及一次性。
23、嵌入的水印的信息量 和要求有关, 选取的特征向量的长度 L 越小, 一次性嵌入的信息量越少, 但水印的鲁棒性越 高。综合考虑后面的实验, 我们在具体实验时选取 L 的长度为 64。 0053 图 1 是原始人脸图像。 0054 图 2 是经过光照攻击后的人脸图像, 光照强度为 S。 0055 图 3 是经过光照攻击后的人脸图像, 光照强度为 M。 0056 图 4 是经过光照攻击后的人脸图像, 光照强度为 L。 0057 图 5 是经过眼镜遮挡的人脸图像。 0058 图 6 是经过口罩遮挡的人脸图像。 0059 图 7 是经过帽子遮挡的人脸图像。 0060 图 8 是经过挤压扭曲攻击后的人脸图。
24、像, 扭曲数量为 -40。 0061 图 9 是经过球面扭曲攻击后的人脸图像, 扭曲数量为 20。 0062 图 10 是经过高斯干扰的人脸图像, 高斯强度为 5。 0063 图 11 是经过 JPEG 压缩的人脸图像, 压缩质量为 5。 0064 图 12 是经过中值滤波的人脸图像, 滤波参数为 3x3, 滤波次数为 10。 0065 图 13ORL 人脸数据库中的第 1 个人的人脸图像。 0066 图 14ORL 人脸数据库中的第 2 个人的人脸图像。 0067 图 15ORL 人脸数据库中的第 3 个人的人脸图像。 0068 图 16ORL 人脸数据库中的第 4 个人的人脸图像。 006。
25、9 图 17ORL 人脸数据库中的第 5 个人的人脸图像。 0070 图 18ORL 人脸数据库中的第 6 个人的人脸图像。 说 明 书 CN 103984934 A 8 6/10 页 9 0071 图 19ORL 人脸数据库中的第 7 个人的人脸图像。 0072 图 20ORL 人脸数据库中的第 8 个人的人脸图像。 0073 图 21ORL 人脸数据库中的第 9 个人的人脸图像。 0074 图 22ORL 人脸数据库中的第 10 个人的人脸图像。 0075 图 23 待测的人脸图像, 无干扰攻击。 0076 图 24 无攻击时, 检测到的原始图像。 0077 图 25 无攻击时, 提取出的。
26、水印。 0078 图 26 是光照强度为 -100的人脸图像。 0079 图 27 光照强度为 -100时, 检测到的原始人脸图像。图 28 光照强度是 -100提 取出的水印。 0080 图 29 眼镜遮挡的人脸图像, 遮挡大小为 M。 0081 图 30 眼镜遮挡时, 检测到的人脸图像。 0082 图 31 眼镜遮挡时, 提取的水印。 0083 图 32 口罩遮挡的人脸图像, 遮挡大小为 M。 0084 图 33 口罩遮挡是, 检测到的人脸图像。 0085 图 34 口罩遮挡时, 提取的数字水印。 0086 图 35 帽子遮挡的人脸图像, 遮挡大小为 M。 0087 图 36 帽子遮挡时,。
27、 检测到的人脸图像。 0088 图 37 帽子遮挡时, 提取的数字水印。 0089 图 38 面部挤压的人脸图像, 挤压强度为 -40。 0090 图 39 在挤压强度为 -40时, 识别的人脸图像。 0091 图 40 在挤压强度为 -40时, 提取出的数字水印。 0092 图 41 球面扭曲的人脸图像, 扭曲数量为 20。 0093 图 42 在球面扭曲数量为 20时, 检测到的人脸图像。 0094 图 43 在球面扭曲数量为 20时, 提取的水印。 0095 图 44 高斯噪声攻击的人脸图像, 高斯噪声强度为 5。 0096 图 45 在高斯噪声强度为 5, 识别到的人脸图像。 0097。
28、 图 46 在高斯噪声强度 5, 提取的水印。 0098 图 47JPEG 压缩的人脸图像, 压缩质量为 5。 0099 图 48 在 JPEG 压缩为 5是, 识别的原始图像。 0100 图 49 在 JPEG 压缩为 5时, 提取的水印信息。 0101 图 50 中值滤波的人脸图像, 滤波参数为 : 3x3, 滤波次数为 10。 0102 图 51 在中值滤波为 3x3, 检测到的原始图像。 0103 图 52 在中值滤波参数 3x3, 提取的水印。 具体实施方式 0104 下面结合附图对本发明作进一步说明, 仿真平台为 Matlab2010a, 产生 1000 组独 立的二值伪随机序列 。
29、( 取值 +1 或 0), 每组序列长度为 64bit, 把这 1000 组数据对应 1000 个数字水印 ,W(n)。每个水印对应着一个原始图像 , 这里设第 500 组水印对应 ORL 的第一 说 明 书 CN 103984934 A 9 7/10 页 10 幅图像 , 见图 1, 其大小为 92x112, 该图在此作为作为原始图像和受到零攻击的测试图像。 0105 为了测试抗光照、 遮罩攻击的实验方便, 再生成另外的 1000 组二值随机序列 ( 取 值为 +1, 或 0), 每组序列长度为 64bit, 这 1000 组作为 1000 个原始图像的特征向量, V(n) ; 将第 500。
30、 个单元存放 ORL 人脸库中的第一幅人脸图的原始特征向量 ; 0106 其基本思路是, 先给一个没有受到攻击的待测图像 F见图 23, 求出其特征向 量 V, 然后 , 通过求 V 和所有原始图像的 V(n) 的相关系数, 求出其最大值 ; 然后确定 对应的序号 k, 使得当 n k 时, V 和 V(k) 的相关系数最大, 根据序号 k 值, 求得识别的 原始图像 F(k), 和对应原始图像 F(k) 的嵌入的水印 W(k) 和密钥 Key(k), 其中 Key(k) W(k) +V(k) ; 根据 V 和 Key(k), 求出待测图像 F 里的水印信息 W , W V +Key(k), 。
31、并且求出 W(k) 和 W 的相关系数, 根据 NC 值得大小来来确定水印的相关程度和待测图像的 所有者。 0107 图 23 是不加干扰时的待测人脸图像 ; 0108 图 24 是检测到的原始人脸图像 ; 0109 图 25 是提取的水印, 可以看到 NC 1.00, 可以准确提取水印。 0110 下面我们通过具体实验来判断该基于鲁棒水印的人脸识别算法抗光照、 遮挡和常 规攻击等能力。 0111 先测试该人脸识别算法抗光照、 遮挡和扭曲攻击。 0112 (1) 光照攻击实验 0113 表 3 是抗光照攻击的实验数据。从中可以看到, 当待测图像减少光照强度, 光照强 度为 -100时, 待测图。
32、像的信噪比为 7.21dB, 通过求特征向量的相关系数最大值, 正确检 测到对应的原始图像, 并可以准确提取出数字水印, 相关系数 NC 0.72 ; 而采用 google 的 以图搜图功能, 当待测图像, 光照强度为 -100时, 无法搜索到正确的原始图像。从表 3 可 以看到, 当光照强度为 100时, 这时待测图像的信噪比为 9.34dB, 仍可以检测到正确的原 始图像和提取出水印, 水印相关系数为 0.94 ; 说明该基于水印的人脸识别算法有较好的抗 光照攻 击能力。 0114 图 26 是光照强度为 -80的待测图像 ; 视觉上图像较暗, 信噪比 PSNR 为 8.43dB ; 01。
33、15 图 27 是识别到的人脸图像, 该图的特征向量与待测图像的特征向量相关系数为 最大值 ; 0116 图 28 是提取的水印, NC 0.85, 很容易提取出水印。 0117 表 3 抗光照攻击实验数据 0118 0119 (2) 遮挡攻击实验 0120 遮挡是人脸识别过程中, 难以解决的问题, 但基于鲁棒水印的人脸识别, 利用水印 算法的鲁棒性, 较好的解决了这个问题。表 4 是抗遮挡攻击的实验数据。包括眼镜遮挡, 口 罩遮挡和帽子遮挡 ; 表中, S, M, L 分别表示遮挡的面积的相对大小 ; 从表 4 中可以看到, 当 说 明 书 CN 103984934 A 10 8/10 页 。
34、11 眼镜遮挡较多时, 遮挡大小为L, 遮挡图像的PSNR14.73dB, 信噪比较低, 但仍然可以正确 识别原始图像, 并提取出水印, NC 0.56 ; 当口罩遮挡较多, 遮挡大小为 L 时, 遮挡图像的 PSNR 17.09dB, 仍可以提取出水印, NC 0.56 ; 当帽子遮挡, 遮挡面积较大, 为 L 时, 这时 信噪比为 PSNR 12.20dB, 仍可以提取水印, NC 0.54 0121 图 29 是眼镜遮挡, 遮挡大小为 M 的待测图像 ; 这时已有一定的遮挡效果, 信噪比 PSNR 为 16.28dB ; 0122 图 30 是检测到的原始人脸图像 ; 可正确识别对应的原。
35、始图像 ; 0123 图 31 是提取的水印, NC 0.69, 可以正确的提取出水印。 0124 图 32 是口罩遮挡, 遮挡大小为 M, 这时遮挡效果明显, 信噪比 较低, PSNR 为 17.39dB ; 0125 图 33 是识别的原始图像, 可以看出可以正确识别出原始图像 ; 0126 图 34 是提取的水印, NC 0.57, 可正确提取出待测图像的水印。 0127 图 35 是帽子遮挡, 遮挡大小为 M 的待测图像 ; 这时遮挡效果明显, 信噪比 PSNR 为 13.10dB ; 0128 图 36 是识别的人脸图像 ; 可以正确识别对应的原始图像 ; 0129 图 37 是提取。
36、的水印, NC 0.65, 很容易检测到水印。 0130 表 4 抗遮挡攻击 0131 0132 (3) 脸部挤压攻击实验 0133 表 5 是抗脸部挤压攻击的实验数据, 有时表情的变化可以反映在面部的挤压。从 中可以看到, 当待测图像面部挤压程度较大, 挤压数量为 40时, 这时图像的信噪比较低为 19.03dB, 但仍然可以检测到原始图像和提取出水印, NC 0.56 ; 0134 图 38 是挤压强度为 -40的待测图像 ; 面部表情变化已较明显, 信噪比为 20.01dB ; 0135 图 39 是识别到的人脸图像, 可以正确识别到人脸图像 ; 0136 图 40 是提取的水印, NC。
37、 0.81, 很容易检测到水印。 0137 表 5 脸部挤压攻击 0138 0139 (4) 球面扭曲攻击 0140 表 6 是水印算法抗脸部球面扭曲攻击的实验数据。从表中可以看 到, 当待测图像 球面扭曲较大, 扭曲数量为 40时, 这时待测图像的信噪比较低为 18.68dB, 但仍然可以检 说 明 书 CN 103984934 A 11 9/10 页 12 测到原始图像, 并且可以提取出水印, NC 0.50 ; 0141 图 41 是球面扭曲攻击, 扭曲数量为 20的待测图像 ; 面部的变形已较明显, 信噪 比为 20.45dB ; 0142 图 42 是识别到的人脸图像, 可以检测到原。
38、始人脸 ; 0143 图 43 是提取的水印, NC 0.81, 可正确提取出水印。 0144 表 6 球面扭曲攻击 0145 0146 上述主要对光照、 遮挡等攻击进行了实验, 下面对滤波等常规攻击进行测试 ; 0147 (1) 噪声攻击实验 0148 使用 imnoise() 函数在待测图像中加入高斯噪声。 0149 表 7 是抗高斯噪声干扰的实验数据。从中可以看到, 当待测图像高斯噪声强度高 达 30时, 待测图像的 PSNR 降至 7.94dB, 这时待测图像的质量较差 ; 仍可以正确检测到原 始图像, 可以提取出水印, NC 0.65。而使用 google 的以图搜图功能, 当待测图。
39、像的高斯 噪声强度仅为5时, 就无法进行正常的原始图像的识别。 这说明采用该发明有好的抗高斯 噪声能力。 0150 图 44 是高斯噪声强度 5的待测图像, 在视觉上已很模糊, PSNR 13.07dB ; 0151 图 45 是识别到的人脸原始图像 , 可以正确识别 ; 0152 图 46 是提取的水印, 能准确得提取水印, NC 0.91。 0153 表 7 抗高斯干扰 0154 噪声强度 ( )1235102030 PSNR19.3916.4214.9413.0710.578.80 7.94 NC0.970.920.910.910.850.77 0.65 0155 (2)JPEG 压缩攻。
40、击实验 0156 采用图像压缩质量百分数作为参数对待测图像进行据进行JPEG压缩 ; 表8为待测 图像 JPEG 压缩实验数据。当压缩质量仅为 2, 这时压缩质量较低, PSNR 22.21dB, 仍然 可以提取出水印, NC 0.68。 0157 图 47 是压缩质量为 5的待测图像, 该图已经出现方块效应, 0158 PSNR 25.12dB ; 0159 图 48 是识别的原始图像, 可以正确识别 ; 0160 图 49 是在待测图像中提取的水印, NC 0.82, 可以准确提取水印。 0161 表 8 JPEG 攻击实验 0162 压缩质量2510203040 PSNR22.21 25。
41、.12 27.7 29.86 31.15 32.08 NC0.680.820.87 1.000.971.0 说 明 书 CN 103984934 A 12 10/10 页 13 0163 (3) 中值滤波攻击实验 0164 表 9 为抗中值滤波攻击实验, 从表中看出, 当中值滤波参数为 7x7, 滤波重复次 数为 10 时, 图像的信噪比较低 PSNR 20.92dB, 但仍然可以测得水印的存在, NC 0.66。 0165 图50是中值滤波参数为3x3, 滤波重复次数为10的待测图像, 图像已出现模糊, PSNR 29.18dB ; 0166 图 51 是在上述滤波的情况下, 检测到的原始图。
42、像, 这时可以正确 0167 的检测到原图像 ; 0168 图 52 是在待测图像中提取的水印, NC 0.90, 可以准确提取水印。 表 9 中值滤 波攻击实验。 0169 说 明 书 CN 103984934 A 13 1/4 页 14 图 1 图 2图 3 图 4 图 5图 6图 7 图 8 图 9 图 10 图 11 图 12 图 13 图 14 图 15图 16 说 明 书 附 图 CN 103984934 A 14 2/4 页 15 图 17图 18 图 19 图 20 图 21 图 22 图 23 图 24 图 25 图 26 图 27 图 28 图 29 图 30 图 31 图 32 图 33 说 明 书 附 图 CN 103984934 A 15 3/4 页 16 图 34 图 35 图 36 图 37 图 38图 39 图 40 图 41图 42 图 43 图 44 图 45 图 46 图 47 图 48 说 明 书 附 图 CN 103984934 A 16 4/4 页 17 图 49 图 50 图 51 图 52 说 明 书 附 图 CN 103984934 A 17 。