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《一種基于仿射變換的圖像置亂預處理的水印算法.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、20l4年2月汕頭大學學報(自然科學版)第29卷第1期Feb．2014JournalofShantouUniversity(NaturalScience)V01．29No．1文章編號：10014217(2014)O1—0009—08一種基于仿射變換的圖像置亂預處理的水印算法李銀華，葉瑞松(汕頭大學數學系，廣東汕頭515063)摘要：本文提出了一種基于仿射變換迭代生成的混沌序列對圖像進行置亂預處理的水印嵌入算法．選取適當的仿射變換參數及給定初值，使用仿射變換迭代得到一個混沌序列，利用該混沌序列排序生成一個置換排列，對載體
2、圖像進行置亂的預處理，從而可以增強水印算法的安全性、透明性和抗攻擊的魯棒性．水印算法是在圖像空間域實現的，采用一個圖像融合的技術．嵌入算法簡單，容易操作．實驗結果顯示，置亂算法比傳統(tǒng)的基于仿射變換的置亂算法有更好的置亂效果，置亂加密的密鑰空間也更大；嵌入水印的宿主圖像能夠有效地抵御剪切、噪聲、JPEG壓縮等水印攻擊，具有較好的魯棒性．關鍵詞：仿射變換；混沌系統(tǒng)；圖像置亂；水印算法中圖分類號：O29文獻標識碼：AO引言隨著網絡技術和多媒體信息處理技術的快速發(fā)展，多媒體數字作品的傳輸與獲取變得日益便捷，但同時也導致數字產品
3、成為非法侵權、盜版行為的對象，多媒體數字作品的版權問題越來越引起人們的重視，數字水印技術是解決這個問題的一個有效的重要方法．水印技術就是將標志數字媒體版權的比特信息按一定的嵌入算法嵌入到數字媒體中，嵌入的水印一般要求具有較好的透明性、安全性、魯棒性[1-41．通常情況下，要求所嵌入的水印是不可見的，即透明性，使人的感覺系統(tǒng)無法察覺因為嵌入水印數據而導致原始數據所產生的變化，但是水印可以用提取算法提取出來，從而提供了一種版權保護和作品授權的有效方法．為了滿足數字水印技術在各種應用中的安全需要，提高水印的安全性和魯棒性顯得
4、尤為重要．為了滿足這些要求，對水印和載體圖像的預處理顯得很有必要，對載體圖像或水印信息的置亂加密預處理可以提高水印的安全性、魯棒性、透明性等[5】．置亂技術是圖像加密、圖像信息隱藏、圖像水印等技術的基礎性的工作l，它既可作為一種圖像加密方法，又可作為進一步隱藏圖像信息、水印嵌入的預處理過程，是一個值得深入研究的課題．已有很多文獻提出了圖像置亂的方法，如Arnold變換、收稿日期：2013—06—04作者簡介：李銀華(1986一)，男，漢族，江西省九江市人，碩士．E-mail：564509899@qq．COInl0汕頭大
5、學學報(自然科學版)第29卷Fibonacci變換、Fibonacci—Q變換、基于生命游戲的數字圖像置亂變換、基于仿射變換的圖像置亂等．朱桂斌等人在文獻[8]所提出的圖像置亂是利用擬仿射變換在有限整數域上進行的，即對坐標為(，Y)的像素，用他們提出的擬仿射變換得到新的像素位置(，Y)，令像素(，Y)的灰度值為原始圖像在像素(，Y)的灰度值，從而達到置亂效果，為了使得圖像位置變換一一對應，要求擬仿射變換的變換矩陣的行列式值為1，也即保面積變換．該置亂算法需要迭代多次才有較好的置亂效果，并且由于變換在有限域中實現，變換的
6、周期都比較短，使得置亂加密的安全性受到影響．本文將利用混沌系統(tǒng)生成混沌序列，并利用混沌序列對圖像進行置亂預處理，使用的混沌系統(tǒng)源于一個簡單的仿射變換，仿射變換的變換矩陣行列式絕對值大于1就可使得其對應的系統(tǒng)是個混沌系統(tǒng)．本文推廣了文獻[8]的擬仿射變換，使得推廣的仿射變換具有更好的混沌性質．并用排序方法對混沌序列進行排序得到一個置換，從而對圖像進行置亂預處理．置亂效果和文獻[8]的做了比較，在視覺上和置亂度衡量上都具有較好的效果．從安全的角度看，本文的仿射變換的系統(tǒng)參數和狀態(tài)初值的選擇范圍都很大，具有更大的密鑰空間，安
7、全性更好．應用本文提出的置亂算法對載體圖像進行預處理，使得水印比特信息在載體圖像中分布分散均勻，增加了不可見性、抗剪切、JPEG壓縮、噪聲等類型攻擊的魯棒性．數值試驗的結果表明，本文所使用仿射變換混沌系統(tǒng)具有優(yōu)良的混沌特性，可以生成具有偽隨機性、遍歷性、對系統(tǒng)參數和狀態(tài)初值敏感性的混沌序列，用該混沌序列在水印嵌入過程，使得水印算法具有很好的安全性、透明性、魯棒性．1仿射變換1．1有限整數數域上的仿射變換仿射變換的一般形式為f=似+6y+e【Y：c++廠寫成矩陣的形式()當然，可以將(1)作如下的分解：(I)當C=0時，
8、㈤bx㈦：∽㈣(II)當C≠0時，f／1：f口6+fe、】f01f6+dy／Icd／ly／／l01jIC1一6第1期李銀華等：一種基于仿射變換的圖像置亂預處理的水印算法11文獻[8]引進整數提升變換，證明了當det(＼1=±1時，可以在整數域上實現式(1)Cd／所示的仿射變換，從而可以實現圖像位置的置亂．由于在各級整數提升變換中引
