基于混沌和SVD-DWT的数字图像水印算法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第2期电力科学与工程Vo1．24，No．22008年3月ElectricPowerScienceandEngineeringMar．，2008基于混沌和SVD·DWT的数字图像水印算法尹成群，李丽，吕安强，屈利(华北电力大学电子与通信工程系，河北保定071003)摘要：提出了一种基于奇异值分解和离散小波变换相结合的数字水印算法。将二值水印图像用混沌的方法进行置乱并对原始图像进行Ⅳ层小波分解，对小波系数儿，，HL，删分别采用不同的方式嵌入水印信息。对儿部分，根据系数的能量大小嵌入伪随机扩频序列；对，HL，朋三个小波系数矩阵作奇异值分

2、解，将置乱水印的奇异特征值嵌入到这三个小波矩阵的奇异特征值中。针对嵌入方案，设计了非盲检测和盲检测算法。实验仿真表明，该算法能够经受住噪声、中值滤波、JPEG压缩和剪切等攻击，具有较强的鲁棒性。关键词：数字水印；离散小波变换；奇异值分解；混沌置乱中图分类号：TP391文献标识码：A的算法；文献[8】具有类似的方法，只是考虑到0引言背景亮度、纹理复杂度和边缘等情况，在中频系数中嵌入水印信息。然而上述算法在提取水印信息的基于DWT的数字水印技术越来越受到人们的时候，都需要原始视频，不能实现盲检测。关注，因此涌现出大量的相关算法“一。但是目前针对上述问题，本文提出了一种分块嵌入水印的算法大部

3、分仍集中在对小波系数直接进行修改来信息的数字水印方案。首先将水印在嵌入前进行混嵌入水印的方法上。然而对小波系数直接进行修改沌置乱，并用均值为零、相互正交的两个伪随机序存在一定的缺陷，如直接对高频系数修改，其抗列扩频；然后对原始图像进行Ⅳ层小波分解。选JPEG压缩的能力不会很强；而直接嵌入低频系数，取L部分中能量最大的系数嵌入扩频后的水印信也会对图像的质量有一定的影响。息，并根据系数的能量确定水印嵌入的强度；选取奇异值分解(SingularValueDecomposition，HL，L，础，三部分小波系数进行奇异值分解，简称SVD)是一种有效的数字分析方法。从文献在各个子带嵌入置乱水印的

4、奇异值。这样就完成了[6】中可得知，一幅图像的奇异值具有相当好的稳水印的嵌入，通过实验验证获得较好的效果。定性，当图像受到轻微的扰动时，它的奇异值不会发生剧烈的变化。把SVD引入数字水印领域推进1基本理论分析了数字水印技术的发展。目前出现了一些基于SVD—DWT的数字水印1．1离散小波变换(DWT)算法。文献中提出了一种将混沌置乱后的水印奇异小波变换的基本思想是对信号进行细致的频率值重复嵌入到原始图像小波变换后子带的数字水印分解，即多分辨率分解。将图像分解为低频部方案；李晓飞等人在文献[7】中提出了一种将水分和高频HL，，HH部分，其中HL代表图像印和原始图像分别小波分解，小波分解后的

5、子带再的水平细节，代表图像的垂直细节，HH代表进行奇异值分解，将水印各个频带的奇异值作为水图像对角方向的细节部分。低频带是由小波变换分印信息嵌入到原始图像对应频带奇异值低频系数中解级数决定的最大尺度、最小分辨率下对原始图像收稿日期：2007—08—10．基金项目：华北电力大学校内基金(200611032)．作者简介：尹成群(1953一)，男，华北电力大学电子与通信工程系教授维普资讯http://www.cqvip.com第2期尹成群，等基于混沌和SVD-DWT的数字图像水印算法的最佳逼近，图像的大部分能量集中在此；高频带首先将映射作用于待加密的二值图像，并系列则分别是图像在不同尺度、不

6、同分辨率下的细拉直成一个向量；其次利用Logistic映射并计算节信息。图1为数字图像2层小波分解流程图。，得到混沌二值序列P；然后进行D=P圆V，并将向量D在厂的作用下得到D，最后根据原始二儿1且L1m1值图像的行列关系排列成新的二值图像I，即加密三H后的二值图像。L日1月日1L日1丑lH1解密算法：输入相同的密钥再做一遍加密算图1数字图像2层小波分解流程图法，则得到正确的水印图像；如密钥错误，则得到1．2奇异值分解(SVD)错误的解密图像。图2为二值图像的加密、解密仿一个灰度图像可以看成一个非负矩阵。若一幅真图。图像用表示，AER，其中表示实数域，则原始图像置乱图像矩阵的奇异值分解

7、定义如下：A=(1)圃式中T为矩阵转置；UER和VER均为正交阵；正确图像错误图像SER为对角阵，S=diag，z⋯，，其对角线上的项满足：1⋯，，+1==0(2)固图2二值图像的加密、解密仿真图是的秩，它等于非零奇异值的个数，所以，是由该分解所唯一确定的，叫做A的奇异值。A的奇2SVD与DWT相结合的水印算法异值分解也可以写成以下形式：A=2+：U2+⋯+(3)2．1水印嵌入(1)设原始图像为(ER)，利用DWT1．3二值图像的混沌置乱算法进