Watson感知模型分析

　??? 引言

　　水印系統(tǒng)不可能產(chǎn)生不可察覺的水印，其感知性只能用高低來衡量。這就需要對水印的感知性進行感知效果評價及建立相應(yīng)的感知模型進行描述。本文通過對水印系統(tǒng)感知特性和感知現(xiàn)象的討論，分析watson感知模型設(shè)計思想，研究Watson感知模型的應(yīng)用。

　　1感知特性

　　一個水印系統(tǒng)的可感知性的高低可以通過與其他水印相比較獲得。

　　首先需要對水印感知特性進行分析從而找出評價方法。在對信號處理系統(tǒng)進行評價時，往往涉及兩個差別比較細微的感知特性：保真度和品質(zhì)，保真度指的是處理信號之前和處理信號之后的相似程度。一個高保真度的處理結(jié)果應(yīng)該是非常接近初始樣本的，而一個保真度較低的結(jié)果則和初始樣本有很大的出入，或者很容易區(qū)分。而品質(zhì)是對效果的一種絕對化的衡量，一幅高品質(zhì)的圖像或者一段高品質(zhì)的聲音剪輯應(yīng)該具有很好的視覺效果，即沒有明顯的處理加工過的痕跡。這兩種感知特性對于水印系統(tǒng)的評價都是很重要的因素。

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　　對于水印的某些應(yīng)用，保真度是首要考慮的特性。對于這些應(yīng)用，加水印的作品和原作品必須是無法區(qū)分的。對另外一些應(yīng)用，首先要考慮的是品質(zhì)特性，因為水印作品的使用者往往很少有機會拿沒有加水印的原件來進行比較，而水印作品一般要求具有同原作品相同的品質(zhì)，因此，最重要的參量就是由于水印處理帶來的品質(zhì)變化。在進行品質(zhì)和保真度評價時，在選取適當?shù)脑姹竞退“姹镜耐瑫r，還要考慮信道傳送過程。因為信道傳送過程會對水印的感知效果產(chǎn)生很大影響，有時候信道中產(chǎn)生的噪聲會起到隱藏水印噪聲的作用，從而使水印更難被察覺。而有些情況下信道會增加水印的可感知性，如自適應(yīng)壓縮處理可能會分配更多的位數(shù)來表示水印部分，從而減少作品本身內(nèi)容所占的位數(shù)，也最終導致水印作品壓縮之后品質(zhì)的降低。

　　2感知現(xiàn)象

　　水印所有成分的感知程度是變化的，這種變化體現(xiàn)為靈敏度、掩蔽、合并三種基本現(xiàn)象。如何根據(jù)具有的基本現(xiàn)象，測量這種變化，這是感知模型要解決的問題。

　　靈敏度指的是眼睛或耳朵對直接刺激的反應(yīng)。在測量靈敏度時，觀察者接受單一的刺激，然后測試他們對這些刺激的感知情況。例如，通常測量某一特定頻率所需要的最小聲音強度，并且對一個區(qū)間內(nèi)不同的頻率進行反復測試。雖然眼睛或耳朵對一個信號的很多不同方面都有感知，但最基本的可測量特性還是頻率和亮度，顏色和方向在圖像和視頻數(shù)據(jù)中的作用相對弱些。

　　掩蔽環(huán)境背景會對感知過程造成影響。通常能聽出具體某個特定聲音強度的獨立音調(diào)，但是如果在這個頻率附近存在另外一個更響的音諷，前者可能就會完全聽不見了。同樣地，一個在孤立情況下很容易被辯識的紋理，當被附加到另一個具有更豐富紋理的圖像上時，其識別難度會增大。這就是說，一個信號的存在能夠隱藏或者掩蔽另外一個信號，掩蔽就是在另一個掩蔽信號同時存在的情況下，觀察者對某一刺激所做出響應(yīng)的量度。

　　合并敏感度模型和掩蔽模型可以用于估計某一特定特征變化的可感知度。然而，如果發(fā)生變化的不止是單一頻率而是多個頻率同時變化，就必須知道應(yīng)如何對各個頻率的敏感度和掩蔽信息進行綜合。在感知距離模型中，對多個不同失真可感知性的綜合歸結(jié)為對作品整體變化的評價，這就是所謂的合并。合并通?？梢杂孟旅娴牡仁絹肀硎荆?/p>

　　式中：d[i]表示觀察者覺察到c0和cw之間某單個參數(shù)變化的可能性，這些參數(shù)可以是時間抽樣、空間像素或者傅里葉頻率系數(shù)，當這個Lp范數(shù)中的p在圖像作品中取值為4時，可以得到比較合適的線性和。