[發(fā)明專利]一種基于混沌序列的數(shù)字水印嵌入和提取方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010200331.1
• 申請(qǐng)日: 2010-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101847251A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐杰;隆克平;王軍浩;楊娣潔;劉健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T1/00
• 分類號(hào): G06T1/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多媒體信息安全技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于混沌序列的數(shù)字水印嵌入和提取方法。

背景技術(shù)

在多媒體信息安全技術(shù)領(lǐng)域中，數(shù)字水印(Digital?Watermarking)是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。數(shù)字水印技術(shù)是指用信號(hào)處理的方法在數(shù)字化的多媒體信息，包括多媒體、文檔、軟件等載體中嵌入隱蔽的標(biāo)識(shí)信息，這種標(biāo)記通常是不可見(jiàn)的，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。通過(guò)這些隱藏在載體中的信息，可以達(dá)到確認(rèn)內(nèi)容創(chuàng)建者、購(gòu)買者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。

當(dāng)數(shù)字水印應(yīng)用于版權(quán)保護(hù)時(shí)，潛在的應(yīng)用市場(chǎng)在于電子商務(wù)、在線或離線地分發(fā)多媒體內(nèi)容以及大規(guī)模的廣播服務(wù)。數(shù)字水印用于隱藏標(biāo)識(shí)時(shí)，可在醫(yī)學(xué)、制圖、數(shù)字成像、數(shù)字圖像監(jiān)控、多媒體索引和基于內(nèi)容的檢索等領(lǐng)域得到應(yīng)用。數(shù)字水印的認(rèn)證方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面數(shù)字水印的安全不可見(jiàn)通信將在國(guó)防和隱蔽通信及其對(duì)抗中得到廣泛的應(yīng)用。

目前，數(shù)字水印系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型包括數(shù)字水印的嵌入模型、數(shù)字水印的提取和驗(yàn)證模型兩部份。

圖1是數(shù)字水印的嵌入模型圖。如圖1所示，假設(shè)載體數(shù)據(jù)為I，數(shù)字水印為W，密鑰為K，則水印信息為W通過(guò)水印嵌入操作f，即I′＝f(W，I，K)完成嵌入，獲得嵌有數(shù)字水印的載體數(shù)據(jù)I′，完成數(shù)字水印W的嵌入。

圖2數(shù)字水印的提取和驗(yàn)證模型圖。如圖2所示，對(duì)嵌有數(shù)字水印的載體數(shù)據(jù)I′，通過(guò)水印提取操作g，即W′＝g(I，I′，K)提取出數(shù)字水印W′。對(duì)提取的數(shù)字水印W′和原始數(shù)字水印W，通過(guò)相似性檢測(cè)函數(shù)sim(W′，W)，獲得一個(gè)布爾輸出，即0/1的過(guò)程稱為水印驗(yàn)證。

值得注意的是，圖1、2中的密鑰K在水印嵌入/提取中不是必需。

但是現(xiàn)有的數(shù)字水印嵌入和提取方法只能滿足的實(shí)際應(yīng)用的一些要求，存在以下不足之處：

透明性(transparency)差：數(shù)字水印易被覺(jué)察到，影響載體數(shù)據(jù)的使用價(jià)值；

魯棒性(robustness)不強(qiáng)：抵抗正常的圖像處理，如濾波、直方圖均衡等能力弱。用于版權(quán)保護(hù)的魯棒水印需要最強(qiáng)的魯棒性，需要抵抗惡意攻擊；

安全性(security)不高：一個(gè)數(shù)字水印系統(tǒng)要走向商業(yè)應(yīng)用，其算法必須公開(kāi)。也就是數(shù)字水印系統(tǒng)應(yīng)類似于密碼學(xué)中的Kerkhoffs原則：算法的安全性完全取決于密鑰，而不是對(duì)算法進(jìn)行保密以取得安全性。所以，密鑰空間需足夠大，而且分布比較均勻；

另外，數(shù)字水印的嵌入位置效果差，同時(shí)水印提取依賴原始數(shù)據(jù)，很多應(yīng)用場(chǎng)合無(wú)法確定原始載體數(shù)據(jù)，如：在Internet上搜索很多圖像的非法拷貝，或者根本沒(méi)有原始數(shù)據(jù)。

從上述內(nèi)容，我們可以看出現(xiàn)有的數(shù)字水印透明性差，安全性、魯棒性較低，其防偽造、抗碰撞攻擊能力上均有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)字水印透明性高，安全性、魯棒性強(qiáng)的基于混沌序列的數(shù)字水印嵌入和提取方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的基于混沌序列的數(shù)字水印嵌入和提取方法，其特征在于，在發(fā)送端，包括以下步驟：

步驟1：二值數(shù)字水印圖像進(jìn)行混沌置亂

將二值數(shù)字水印圖像W按行重排為一維的二值序列{w₁，w₂，…w_k}，然后與混沌二值序列{x₁，x₂，…，x_k}逐位進(jìn)行異或操作，得到二值序列{w′₁，w′₂，…w′_k}，即混沌置亂的數(shù)字圖像W′；

步驟2：原始載體圖像進(jìn)行預(yù)處理

從原始載體圖像I分割，提取出k個(gè)m×m大小的圖像子塊I_i，i＝1，2，…，k，然后對(duì)每一圖像子塊I_i進(jìn)行離散余弦變換，得到系數(shù)矩陣P_i，i＝1，2，…，k，選取每一圖像子塊I_i的系數(shù)矩陣P_i的第一個(gè)系數(shù)P_i(1，1)，組成一個(gè)低頻分量矩陣A；

低頻分量矩陣A進(jìn)行奇異值變換A＝USV^T，得到對(duì)角矩陣S的奇異值序列{λ₀，λ₁…λ_k}；

步驟3：將二值數(shù)字水印圖像嵌入到原始載體圖像中

(1)、二值數(shù)字水印圖像嵌入的位置