基于Shearlet變換的數(shù)字水印與信息安全.pdf

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1、基金項(xiàng)目學(xué)術(shù)探討2015年第8期基于Shearlet變換的數(shù)字水印與信息安全122郭俊峰李靜吳欣慧（1．安陽(yáng)市公安局，河南安陽(yáng)455000；2．安陽(yáng)工學(xué)院，河南安陽(yáng)455000）[摘要]互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展促進(jìn)了信息交換和資源共享，但版權(quán)侵犯、敏感信息的保密和安全等工作也遭遇了困難，同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)處理能力的提高和完善，采用傳統(tǒng)秘鑰或公鑰技術(shù)保護(hù)信息安全的能力越來(lái)越弱。數(shù)字水印技術(shù)是嶄新的信息隱藏技術(shù)的重要方向，它將標(biāo)識(shí)性信息隱藏在待保護(hù)信息中，可達(dá)到保護(hù)密級(jí)信息和判斷信息被篡改等目的。本文針對(duì)盲檢測(cè)數(shù)字水印技術(shù)，研究設(shè)計(jì)

2、了一種基于Shearlet變換數(shù)字水印算法，通過(guò)Matlab仿真，選取不同的攻擊方式和強(qiáng)度對(duì)嵌入數(shù)字水印的信息進(jìn)行攻擊，并能進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明，基于Shearlet變換的數(shù)字水印技術(shù)具有良好的魯棒性和不可見性，在信息安全中具有廣泛的應(yīng)用空間。[關(guān)鍵詞]Shearlet變換；數(shù)字水??；信息安全中圖分類號(hào)：TP309.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-6609(2015)08-0033-02向表達(dá)力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)對(duì)信息細(xì)小特征提取的能力，設(shè)計(jì)了相1引言應(yīng)的數(shù)字水印算法，并通過(guò)Matlab仿真實(shí)驗(yàn)，選取不同的攻隨著計(jì)算

3、機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息交換和資源共擊方式、強(qiáng)度對(duì)水印進(jìn)行攻擊，對(duì)論文提出的水印技術(shù)做出享得到極大的便利，但是，隨之而來(lái)的是個(gè)人、政府部門、軍客觀的性能評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明基于Shearlet變換的數(shù)字水印算隊(duì)、公安、公司等非公開、密級(jí)、或產(chǎn)權(quán)保護(hù)信息的傳輸和保法有著良好的魯棒性和不可見性[2-3]。存遭遇到極大的困難和挑戰(zhàn)。信息安全技術(shù)以密碼學(xué)為基2算法設(shè)計(jì)礎(chǔ)，傳統(tǒng)的秘鑰或公鑰技術(shù)需要不斷增加秘鑰長(zhǎng)度來(lái)保證將數(shù)字水印算法包含兩大部分：水印嵌入和水印提取，如文件加密成非法用戶無(wú)法解讀的密文，但隨著計(jì)算機(jī)處理能圖1所示

4、。力和速度的提高，傳統(tǒng)方式已無(wú)法滿足信息安全的需求。信息隱藏技術(shù)是信息安全技術(shù)領(lǐng)域的新方向，而數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容，該技術(shù)將數(shù)字水印直接嵌入信息載體中，但不影響原載體的使用價(jià)值，且不易被人的知覺(jué)系統(tǒng)感知，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器或軟件才可檢測(cè)出該隱藏在載體中的標(biāo)識(shí)性信息，從而達(dá)到傳送密級(jí)信息或判斷載體（a）水印嵌入框圖是否被篡改等[1]。比如，公安部門可將保密文件隱藏在藝術(shù)作品中，降低被黑客攻擊和破譯的概率；影音文化領(lǐng)域，可在作品中加入版權(quán)標(biāo)識(shí)信息，防止被盜版。因此，數(shù)字水印融合圖像、多媒體、信息論、計(jì)

5、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信等多個(gè)學(xué)科，在信息安全中具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)，隨著小波理論的不斷發(fā)展完善，其在數(shù)字水?。╞）水印提取框圖方面也得到了廣泛而深入的研究和應(yīng)用。Shearlet（剪切波）圖1數(shù)字水印嵌入和提取框圖變換是小波變換的新發(fā)展，比小波的稀疏性能更佳，具有逆平移不變形和更強(qiáng)的方向性。論文主要針對(duì)基于Shearlet變圖1a中，換的數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行研究，利用Shearlet超小波變換在方（1）原始數(shù)據(jù)可為音頻、視頻、圖像或文本等；數(shù)字水印——————————————作者簡(jiǎn)介：郭俊峰，男，河南安陽(yáng)人，本科，工程師

6、，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全。基金項(xiàng)目:河南省2014年科技攻關(guān)項(xiàng)目：“基于機(jī)器視覺(jué)的玉米考種參數(shù)自動(dòng)采集技術(shù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：142102210232。-33-學(xué)術(shù)探討基金項(xiàng)目2015年第8期可為序列號(hào)、圖像、文本等任何形式的數(shù)據(jù)。其均值f'(x)。（2）Shearlet變換的分解。Shearlet變換本質(zhì)上是復(fù)合伸論文采用Shearlet變換重構(gòu)算法分為：子帶重構(gòu)和圖像縮小波變換（compositedilationwavelettransform）的一種特重構(gòu)。首先將分解的子圖進(jìn)行方向局部化反變化，對(duì)不同尺

7、例，它通過(guò)對(duì)基函數(shù)進(jìn)行縮放、剪切和平移等操作生成Shear-度下的子帶分別重構(gòu)得到相應(yīng)的高頻系數(shù)，將其疊加得到重let函數(shù)，從而精確地描述二維圖像等信息的幾何結(jié)構(gòu)。如，構(gòu)后的高頻系數(shù)；其次，對(duì)分解后的低頻系數(shù)與高頻系數(shù)按伸縮操作DM由式（1）表示，平移操作Tt由式（2）式表示，位置合成，最終得到重構(gòu)后圖像。-1/2-1DMψ(x)=

8、detM

9、ψ(Mx),M∈GLd(R)（1）（5）帶水印圖像是指嵌入水印信息后的圖像。Ttψ(x)=ψ(x-t),t∈R（2）圖1b為數(shù)字水印的提取框圖，待檢測(cè)的數(shù)字水印可能受2(Rd

10、)，GL(R)表示實(shí)數(shù)域R上的d維可逆矩陣過(guò)有意或無(wú)意的攻擊，在進(jìn)行水印信息提取時(shí)，需根據(jù)嵌入其中ψ∈Ld群。則給定拋物線尺度矩陣Aa和剪切矩陣Ss，則連續(xù)算法應(yīng)用或不應(yīng)用原始圖像或原始數(shù)字水印進(jìn)行水印恢復(fù)，Shearlet系統(tǒng)SH(ψ),ψ∈L2(R2)，可由式（3）表示：而恢復(fù)的數(shù)字水印可與原始水印進(jìn)行相似度或可信度對(duì)比，SH(ψ)={ψ=TDDψ:a>