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系统整体方案设计主要分以下几部分： 1.载体图像和水印的选取 卡口监控系统中，通常对抓拍得到的数字信息以图像的形式存储起来，以便日后的调查取证，为此载体图像可选择抓拍到的图像，通常在图像中会包含具体的违章信息。水印的选择主要考虑两个方面：（1）用于图像的真实性鉴别，通常考虑嵌入抓拍机构的特有信息，比如印章图像，以便于图像在传输中遭受到某种篡改后，还能通过提取的水印来验证图像来源的真实性。（2）用于防止图像篡改，抓拍的图像在传输过程中可能会受到恶意篡改，例如更改违章车辆的车牌号码等信息，此时可以考虑把抓拍图像中的具体违章信息作为水印。 2.嵌入、提取方法 选择水印算法时，一般要满足：安全性、隐蔽性和鲁棒性。 （1）由于抓拍图片均为彩色图像，而对彩色图像进行处理较为复杂，建议 首先对图片进行灰度化处理。 （2）嵌入位置选取。 水印嵌入通常可选择在空间域或变换域进行。空间域方法是直接修改像素值。该类方法比较简单，但嵌入的水印信息不能太多，鲁棒性比较差；变换域方法首先对图像进行某种可逆的数学变换，然后对变换域的系数进行某种修改，再进行逆变换得到图像，目前大多数水印算法都采用傅立叶变换（FFT）、离散余弦变换(DCT)和离散小波变换(DWT)。本次设计建议选择DCT域嵌入水印。 图像在经过DCT变换后， DCT系数分布可分为低、中、高三个频带。其中交流分量的低频系数分布在矩阵的左上角，是三个频带中系数值较大的区域，集中了图像的大部分能量，中频、高频依次向外分布，如下图所示： DCT变换分布图 将水印嵌入到高频中不易被人眼所察觉，然而经过图像处理或攻击，极易产生水印数据损失；低频中集中了图像的绝大部分能量，相对来说拥有更大的嵌入容量，对于恶意攻击的鲁棒性较好，但嵌入时要考虑对图像隐蔽性的影响。设计中，要根据卡口监控系统的需要，选择嵌入在DCT变换的低频、中频或高频系数上。 （3）嵌入算法 常见的嵌入算法有加性、乘性规则、位平面、系数交换法等。乘性规则和系数交换法在时空领域中引起的变动较大，这里建议选择加性或位平面法。 加性规则 通常在加性规则中都带有嵌入因子，以调整所嵌入水印的不可见性和鲁棒性： 其中为原始载体的变换系数（如DCT变换系数）为含水印图像的系数， 为水印，a为嵌入强度因子。对于嵌入强度a的选择，通常要求嵌入强度要满足不可见性，兼顾鲁棒性，嵌入强度会影响含水印图像的质量，通常用psnr来衡量，人眼视觉可以接受的psnr值灰度约为32。 位平面 最初的位平面方法为空域的最低有效位（LSB）和最高有效位（MSB），LSB的鲁棒性较差，MSB的不可见性差，可以采取折中方案，嵌入在中间位平面，进而扩展到图象变换系数的位平面嵌入方法。 （4）提取算法 数字水印的提取是嵌入的逆过程，例如上面的加性嵌入，相应的水印提取应该为。 3.算法分析 通过编码实现水印的嵌入，并在无攻击测试的情况下进行水印的提取，通过主观的人眼观察和峰值信噪比(PSNR)分析水印的隐蔽性，比较原始水印和提取水印的相似程度（相似度NC）。 峰值信噪比(PSNR)在一定程度上反应图像数据处理前后的变化情况，一般用它作为评价水印嵌入过程造成图像失真的标准。其计算方法如下： 2 这里的M、N为行像素及列像素数。为嵌有水印的数字图像，为没有嵌入水印的原始图像。 相似度函数NC为： 其中表示提取的水印，表示原始水印，NC（0~1）越大说明图像之间的相似度越大。 4.抗攻击性能分析 对含水印图像进行加噪、压缩、剪裁、替换等常规处理，提取水印，检测提取水印与原始水印的相似度，分析算法抵抗各种攻击的性能。 附：主要的matlab函数 (1)数据输入输出函数 imread( )和imwrite( )：可以读写bmp、jpg/jpeg、 tif/tiff、 png、hdf、pcx、wxd格式文件。 (2)图像显示 imshow( )：显示一幅图像；imfinfo( )：可以得到读入图像的信息。如文件的大小、格式、格式版本号、图像的高度、宽度、颜色类型（真彩色，灰度图还是索引图）等。 (3)变换函数 fft2( )：计算二维快速傅立叶变换 ifft2( )：计算二维傅立叶变换的反变换 dct2( )：计算二维离散余弦变换 idct2( )：计算二维离散余弦反变换 blkproc( )：分块处理 dwt2( )：一层二维