摘  要： 提出一種基于二維Logistic混沌映射的DWT變換域脆弱數(shù)字水印算法。首先利用原始圖像的特征信息結(jié)合密鑰生成二維混沌映射的初值從而生成水印信息；為了實(shí)現(xiàn)盲檢測，該算法結(jié)合小波變換后的特征信息將水印信息嵌入到經(jīng)小波變換后的高頻部分;最后將修改后的小波系數(shù)與其他系數(shù)重組做離散小波反變換IDWT，從而得到含水印的圖像。實(shí)驗證明，該算法不但能增強(qiáng)水印的安全性，還有良好的不可見性和圖像定位篡改能力。
關(guān)鍵詞： 脆弱數(shù)字水印； 二維Logistic混沌； 離散小波變換

    隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字媒體(圖像、視頻、音頻)得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時，數(shù)字媒體的信息安全、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和完整性認(rèn)證等問題也變得日益突出。傳統(tǒng)的加密系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中可以起到保密的作用，但數(shù)據(jù)一旦被解密，保護(hù)作用也隨之消失。數(shù)字水印[1-3]作為傳統(tǒng)加密方法的有效補(bǔ)充手段已經(jīng)在各種多媒體的保護(hù)領(lǐng)域得到應(yīng)用。魯棒性數(shù)字水印用于數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)，脆弱數(shù)字水印常用于數(shù)字產(chǎn)品的完整性認(rèn)證和內(nèi)容篡改的定位。
    目前脆弱數(shù)字水印技術(shù)主要有空間域和變換域兩種方法。空間域方法是基于像素的脆弱水印技術(shù)和基于分塊的脆弱水印技術(shù)，是最早的基于LSB的方法。參考文獻(xiàn)[4]對原始圖像的特征與一個有意義的二值水印圖像經(jīng)過異或操作后嵌入到圖像中最低有效位，該算法具有定位特性，可以非常直觀地看出被篡改的區(qū)域，但其嵌入的水印信息量較小。變換域方法更容易對圖像被篡改的特征進(jìn)行描繪，因此更多的脆弱水印算法采用在變換域中。參考文獻(xiàn)[5]對原始圖像DCT低頻系數(shù)進(jìn)行二進(jìn)制編碼后的數(shù)據(jù)嵌入到圖像的最低有效位，這種方法對原始圖像進(jìn)行恢復(fù)。參考文獻(xiàn)[6]介紹了一種圖像小波父系數(shù)和子系數(shù)之間的水印算法，該算法通過計算圖像中隱藏的水印信息和基于接收到的圖像構(gòu)造的水印信息之間的相似度來描述圖像變化的強(qiáng)度。
    因為混沌系統(tǒng)對初值的極度敏感性，很多研究都把混沌系統(tǒng)引入到水印的生成。參考文獻(xiàn)[7]提出了一種基于混沌的DCT域脆弱數(shù)字水印算法，該算法將圖像DCT次高頻系數(shù)和水印密鑰合成為Logistic混沌映射初值從而生成水印，再將水印嵌入到圖像DCT變換后的高頻系數(shù)中得到水印圖像，它可以精確檢測到對水印圖像的一個像數(shù)點(diǎn)的改變，并具有良好的定位篡改能力。參考文獻(xiàn)[8]提出基于混沌映射的小波域脆弱數(shù)字水印算法，該算法在生成水印信息和檢測水印時映射到每個小波系數(shù)，并運(yùn)用混沌理論在提取水印時實(shí)現(xiàn)盲檢測，它具有良好的驗證功能。參考文獻(xiàn)[9]抽取邊緣紋理特征作為水印信息，并利用混沌加密后對小波系數(shù)進(jìn)行量化調(diào)制來嵌入水印。為了提高水印的安全性，本文將二維Logistic混沌映射引入到脆弱數(shù)字水印中，將圖像的特征信息和密鑰產(chǎn)生混沌映射的初值，進(jìn)而產(chǎn)生水印信息，并結(jié)合小波變換的特征信息將水印嵌入到小波變換后的高頻部分。實(shí)驗證明,該算法不但增強(qiáng)了水印的安全性，而且還具有良好的不可見性和篡改定位能力，符合脆弱數(shù)字水印必須要實(shí)現(xiàn)盲檢測。


    分析圖像小波變換可知，分辨率較小的小波系數(shù)有更重要的地位，小波分辨率最低時(LLN子帶)，集中了圖像大部分能量，能夠近似表示圖像，是小波分解后最重要的部分;而小波分解后的高頻部分含有圖像邊緣紋理信息，這部分對圖像篡改敏感，為了提高脆弱數(shù)字水印對篡改的敏感性，將水印信息嵌入到高頻子帶中。




    本文將二維Logistic混沌映射引入到脆弱數(shù)字水印中，該算法首先將圖像的特征信息結(jié)合密鑰產(chǎn)生混沌映射的初值從而產(chǎn)生水印信息，然后將水印信息嵌入到對篡改感知敏感的小波變換后的高頻子帶中，最后根據(jù)小波變換后的系數(shù)特征實(shí)現(xiàn)水印盲檢測。采用了二維混沌，增強(qiáng)水印的安全性。實(shí)驗證明，該算法有良好的不可見性和圖像篡改定位能力。
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