基于混合高斯分布的小波系数直方图特征函数在隐写前后的变化分析
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引理 设
2
2
1()exp22x
fx
,
则()fx的傅氏变换
22
expexp2Fwfxjxdx
。
定理1 设
2
1
2
1
1
1exp22x
f
,
2
2
2
2
2
1exp22x
f
,
1122
()()()fxcfxcfx
,
其中121cc,101c,120,则对于任意的0,1p,以及满足
120pp和1122cpcpp的1p和2
p
,有
22
22
12
12
expexpexp444pppFFF
。
根据引理,也就是有
22
22
1122
22
22
12
1122
expexp2222expexp2222ppccppcc
成立。
证明:首先对上面不等式做如下变换。
令
22
1
1
exp2k
,2222exp2k,2exp4a,
则上面不等式可以化为
12
11221122
pp
pp
ckackackacka
。
令
1
2
c
c
,12kk,1ppxa。
利用1122cpcpp和121cc得到
12
pppp
。
于是,不等式可以进一步化为
1110xx
。
记
111gxxx
注意到10g,又根据1122cpcpp和12pp可以得到1pp,进而有1x。
因此证明上面不等式只须证明gx是1,上的增函数。gx在1,上的一
阶导函数为
111gxxx
。
解0gx得到
11x
,
注意到由120可以得到1,因此上式显然成立,也就是说gx是
1,
上的增函数。证毕!
定理1的物理意义:
原图像小波系数直方图对应的频率为F。当选用两种不同的隐写方法,修改
同一幅图像的小波系数,完成相同数据量的嵌入时,前者是每个位置上的小波系
数被等可能地修改,嵌入率为p,嵌入噪声服从0,2pN,修改后的小波系数直
方图对应的频率为22exp4pF,而后者是较多地选择小波系数中方差较
大的那一类总体进行修改,在方差较大的总体中嵌入率为2p,在方差较小的总
体中嵌入率为1p,用1122cpcpp表示两种方法嵌入量相同,修改后的小波系
数直方图对应的频率为221212expexp44ppFF,满足12pp和
22
12
。定理1表明前者小于后者。也就是说,在完成相同嵌入量的前提下,
尽管两种方法都使幅值降低,但后者造成的改变更小。从这个变化上看,后者比
前者的方法更安全。