[论文精品]基于时空混沌和小波域HVS模型的图像扩频水印.doc
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1、 基于时空混沌和小波域中HVS模型的图像数字水印基于时空混沌和小波域HVS模型的图像扩频水印 摘要:数字水印为数字媒体版权保护的有效方法。本文利用了小波分析的优良性质,结合基于小波变换域中的视觉门限模型,选择在图像的较低频子带的重要系数中加入一定幅值的水印,水印为基于时空混沌的二值序列,它具有良好的随机性、不可见性和健壮性。检测时,根据水印图像提取的待测水印和水印序列的相似性来判断水印是否存在。模拟实验结果表明,该方案具有良好的效果。关键字: 数字水印 时空混沌 小波自适应变换 人类视觉系统(HVS) Spread-Spectrum Watermarking for Images Based
2、on Spatiotemporal Chaotic Binary Sequences and HVS model in wavelet domainAbstract:Digital watermarking is a effective method of copyright protection. In this paper, By using fine wavelet analysis and HVS model, they can enhance the robustness of the watermarking. Further more, it is proposed to rea
3、lize spread-spectrum watermarking for still images with binary sequences produced by spatiotemporal chaotic systems. The binary sequences are sensitive to the initial values of spatiotemporal chaotic systems. The statistical properties of the binary spread-spectrum sequences, such as the run lengths
4、 distribution properties, auto and cross correlation , are very excellent. Finally, the simulation results show that the watermarking is invisible and robust.Key words: watermarking, spatiotemporal chaos,self-adaptive DWT, binary sequences,HVS(human visual system)0 引 言 多媒体技术和网络技术的发展,为信息的存取提供了极大的便利。但
5、随之而来的副作用是通过网络传输的数字产品(如数字图像、数字音频、数字视频等)的安全性受到威胁,严重侵犯了作者的版权。这日益成为人们进入数字化时代的一个障碍。数字水印对于保护多媒体信息的版权以及对该信息的合法使用提供了一种新的解决思路,得到人们的普遍关注。数字水印技术是信息隐藏技术的一个分支,即把用作版权保护的数字水印信息隐藏到图像、音频或者视频等要保护版权的数据中。一个数字水印算法可以分为3个部分:(1)水印产生过程;(2)水印嵌入过程;(3)水印提取和检测过程。数字水印技术要求所嵌入的信息对常用的信号处理方法有着鲁棒性的同时,要求所嵌入的信息不能引起原始信息的明显降质。这是数字水印最基本的特
6、征:鲁棒性和不可见性。本文利用了基于时空混沌的二值序列和人眼视觉系统模型(HVS)在数字图像的小波变换域加入水印信息(Watermarking),保护作者的版权。1 数字水印序列的产生与特性如何产生大量的用作水印的序列?具有复杂动力学特性的混沌系统提供了一种有力的方法。混沌(Chaos)现象是在确定性非线性动力学系统中出现的一种类似随机的行为。混沌系统的最大特点在于其演化对初始条件非常敏感。与一维的chebyshev映射或logistic映射相比,时空混沌系统具有更为复杂的动力学特性。1.1 水印序列的产生时空混沌系统的各个空间格点的输出都是混沌信号,选择长度为10的单向耦合映射格点环LOCR
7、ML来产生用作水印信息的混沌二值序列。该系统的描述方程为: (1) 其中, n代表离散时间,i代表空间格点的位置, 为第i个空间格点的耦合参数,取值范围为(0.75,1);OCRML系统的长度为10。函数的定义为:。系统中的任何格点的输出都是混沌信号,它是(0,1)之间取值的实值序列,以此序列为基础,根据文献3中给出的二值序列的产生方法来生成0,1二值序列。记第k个空间格点的输出随时间n演化得到的(0,1)实值混沌序列为,实数用二进制表示为: (2)其中, 表示二进制数中的第i个小数位,用下式计算: (3)其中, 表示下取整运算,sign是符号函数,其定义如下: 对混沌序列中的每个实值都取其第
8、i位作为编码位,这样就得到了0,1二值序列 (4)该时空混沌系统产生的二值序列的平衡性、对初值的敏感性、相关特性等都具有良好的性质。1.2 时空混沌二值扩频序列的随机性能一个好的随机序列应该满足以下三个特性:(1) 随机序列中的“0”和“1”个数接近相等。(2) 把随机序列中连续出现的“0”或者“1”的子序列称为游程。连续的“0”或者“1”的个数称为游程长。随机序列中长度为1的游程约占游程总数的,长度为2的游程约占总数的,长度为3的游程约占游程总数的,。在同长度的游程中,“0”游程数和“1”游程数大致相等。(3) 随机序列的归一化自协方差类似于冲激函数。本文根据文献2、3、4研究了时空混沌二值
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