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申请/专利权人:鲁东大学
摘要:随着数字技术的不断进步,数字内容的传播越来越方便,但同时也带来了数字版权侵权的问题。为此,提出了一种利用哈达玛变换和信息映射系统的盲彩色水印方案。首先,由Chen氏混沌加密系统生成混沌序列,并使用混沌序列对水印图像的像素进行置乱加密;然后,将加密后的水印信息转换为二进制形式,利用位映射机制将二进制水印信息转换为四进制序列信息,并利用卷积码对得到的四进制信息进行编码。同时,利用加速鲁棒特征算子确定水印嵌入位置,并采用四间隔嵌入技术嵌入水印信息,最后提出了组合加密系统,增强了水印信息的安全性和密钥的安全性,该方案在不可见性、鲁棒性、实时性和安全性方面都有一定的提高。
主权项:1.一种基于哈达玛变换和信息映射系统的盲彩色水印方案,其特征在于通过具体的水印嵌入过程和提取过程来实现,其水印嵌入过程描述如下:第一步:将一幅像素个数为的24位彩色图像数字水印依照红、绿、蓝三基色的顺序分成3个分层水印图像;按照公式(1)生成Chen氏混沌序列; (1)其中,、、分别表示第次迭代时的状态变量,、、为控制参数;按照公式(2)将产生的混沌序列进行归一化处理,使得混沌序列中的每个值都被映射到1到之间的整数,为四舍五入函数,为最大值函数; (2)其中,表示生成的混沌序列;然后根据公式(3)将分层水印图像进行置乱加密,得到加密分层水印图像; (3)其中,函数为排序函数,函数用于改变数组或矩阵的形状;将加密后的分层水印图像中的每个十进制数表示的像素用8位二进制数表示,形成长度为的分层水印位序列,分别表示红、绿、蓝三层;第二步:将长度为分层二进制水印位序列中根据公式(4)进行编码,转化为长度为的卷积码序列; (4)其中,是卷积码编码函数,为编码器个数,为单元码长度,为约束长度;然后将二进制卷积码编码序列中的每两位二进制信息{'00','01','10','11'}分别转换为{'0','1','2','3'},形成长度为的四进制序列;第三步:将一幅像素个数为的24位彩色宿主图像转化为灰度图像宿主图像,然后根据公式(5)得到宿主图像中像素个数为的嵌入区域,同时得到该区域所在的宿主图像中的位置; (5)其中,函数的作用在灰度宿主图像中选择像素个数为且强度大于的特征点最多的区域,为每次筛选区域间隔的像素步长;第四步:将像素个数为的嵌入区域依照红、绿、蓝三基色的顺序分成三层嵌入区域;同时,把每一个分层载体图像分成像素个数为的非重叠图像块;根据四进制序列的总长度,在分层载体图像中选择个图像块,用于嵌入,=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;第五步:在选取的个块中,按块的先后顺序选取一个图像块,按照公式(6),对进行哈达玛变换,得到变换后的系数块矩阵; (6)其中,是阶哈达玛矩阵;第六步:在分层二进制编码序列中,按先后顺序取出一位待嵌入的水印信息,将重复嵌入到系数块矩阵的第一行的第一个系数,依据该嵌入水印信息及公式(7)和(8)计算出量化后的频域系数,=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层; (7) (8)其中,为取余函数,表示量化过程中的判断阈值,为量化步长;第七步:将更新到其在变换后的系数块中的相应位置,得到嵌入水印后的系数块矩阵,然后通过公式(9),实现逆变换,得到含水印的图像块; (9)其中,是阶哈达玛矩阵;第八步:将含水印图像块更新到其在分层嵌入区域中的相应位置;其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;第九步:重复执行本过程的第五步到第八步,直到所有的水印信息都被嵌入完成为止,由此得到含水印的分层嵌入区域;将分层嵌入区域更新到分层载体图像中对应的区域从而得到;最后,将含水印的分层载体图像重新组合并获得像素个数为的含水印图像;第十步:根据公式10,将上述过程中的关键参数生成的序列进行加密,得到DNA加密序列; (10)其中为DNA加密函数,将信息转换为DNA序列;其水印提取过程描述如下:第一步:根据公式(11)将DNA加密序列进行解密,获得关键参数生成的序列; (11)第二步:将像素个数为的含水印图像分成3个分层含水印图像;根据获得图像中的含水印区域图像;并将每一分层含水印区域图像进一步分成像素个数为的非重叠图像块,其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;第三步:在选取的块中,按块的先后顺序选取一个图像块,按照公式(12),对进行哈达玛变换,得到变换后的系数块矩阵; (12)其中,是阶哈达玛矩阵;第四步:按照公式(7),(13)提取系数块矩阵中所含有的水印; (13)其中,表示提取出的水印的信息,表示量化过程中的判断阈值,为量化步长;第五步:重复执行本过程的第三步到第四步,得到每层水印位序列,其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;第六步:将每层水印位序列中每位四进制信息{'0','1','2','3'}分别转换为{'00','01','10','11'},得到二进制卷积码序列;第七步:从中得到关键参数,,,然后根据公式(14)对二进制卷积码序列进行解码,形成长度为的二进制序列; (14)其中,函数为译码函数,表示解码得到四进制序列,为编码器个数,为单元码长度,为约束长度;将加密后的分层水印图像中的每8位二进制数转换为像素值,得到单层加密水印图像,分别表示红、绿、蓝三层;第八步:从中得到关键参数、、,然后根据公式(15)生成混沌序列; (15)其中,、、分别表示第次迭代时的状态变量,、、为控制参数;按照公式(16)将产生的混沌序列进行归一化处理,使得混沌序列中的每个值都被映射到1到之间的整数,为四舍五入函数,为最大值函数; (16)其中,表示生成的混沌序列;然后根据公式(17)将加密后的分层水印图像进行解密,得到原始水印图像; (17)其中,函数为排序函数,函数用于改变数组或矩阵的形状;第九步:组合分层水印图像,得到完整的提取水印,其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层。
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