莊苗苗　曲衛(wèi)平

摘要：今天已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化的時(shí)代，信息技術(shù)這門(mén)領(lǐng)域突飛猛進(jìn)的發(fā)展，所以人們給予了信息安全更高的關(guān)注。研究信息安全學(xué)者們把目光投向了信息隱藏學(xué)科。信息隱藏將秘密信息嵌入到載體中并保證與原始載體有著最小的差異再進(jìn)行傳輸。在這歷史性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，數(shù)字水印就橫空出世了。該論文應(yīng)用混沌隨機(jī)數(shù)生成水印模板，具有很好的隨機(jī)性和不可追蹤性，在利用小波分析的技術(shù)，將水印嵌入到載體中，處理效果更好。該文經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的測(cè)試，通過(guò)多次的測(cè)試分析，得到的本水印系統(tǒng)首先在水印的不可見(jiàn)性和魯棒性之間能達(dá)到一個(gè)很好的平衡。其次通過(guò)仿真攻擊結(jié)果可以看出，該水印系統(tǒng)對(duì)一般的旋轉(zhuǎn)、壓縮、剪切、加噪聲和濾波等，都有一定的抵抗性，并且還對(duì)馬賽克攻擊和模糊攻擊有一定的抵抗性。

關(guān)鍵詞： 信息隱藏； 數(shù)字水??； 混沌隨機(jī)； 小波變換

中圖分類(lèi)號(hào)：TP309.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）12-2833-08

Study of Chatic Watermark Algorithm Based on Wavelet

ZHUANG Miao-miao， QU Wei-ping

（College of computer Science and Engineering， Anhui University of Science & Technology， Huainan 232001，China）

Abstract：Nowadays ， today in the development of digital information technology rapid development ， people give more attention to information security . The discipline of information hiding has become the focus of information security . And the information hiding that let the secret information into the carrier ensuring that has the smallest difference with the original carrier . So in this case， the digital watermark technology was born. This paper what to produce random sequence use the Logistic chaotic and than to make the watermark. Than its time to embed secret information of wavelet domain image to correspond wavelet inverse transform. The invisibility and robustness reach a good balance about this watermark system. Through the simulation experiment results can be seen the watermark system has a certain amount of resistance for the general， rotation， compression， shear， add noise and filtering and so on. The watermark system also has a certain resistance for the fuzzy attack and the Mosaic attack.

Key words：information hiding； logistic chaotic； digital watermark； wavelet analysis

信息隱藏[1] （Information Hiding）也叫數(shù)據(jù)隱藏（Data Hiding）。這是一個(gè)既古老又年輕的學(xué)科，能追溯到古代也能立足于現(xiàn)代，當(dāng)然也能夠放眼于未來(lái)。信息隱藏簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，就是將要傳輸保密的信息藏在于另一個(gè)普通的不會(huì)被人注意的載體（如圖片、音頻、視頻等等）中。其實(shí)從生物學(xué)的角度來(lái)描述，信息隱藏相當(dāng)于偽裝。在自然界中，生物巧妙的將自己隱藏起來(lái)，避免天敵的發(fā)現(xiàn)，就如同一個(gè)最擅長(zhǎng)偽裝的動(dòng)物——變色龍。這就是信息隱藏，將要傳遞的重要隱秘信息隱藏起來(lái)，不被非法攔截者發(fā)現(xiàn)，這個(gè)東西是有秘密在里面的。核心就是隱藏不被發(fā)現(xiàn)。這當(dāng)然是要技術(shù)的，最好的結(jié)果就是載體被隱藏了信息之后，和原來(lái)的樣子沒(méi)有一點(diǎn)區(qū)別。

數(shù)字水印[2]技術(shù)定義是這樣的，運(yùn)用信號(hào)處理的方法在載體中嵌入秘密信息，這種隱秘信息通常要求是不可見(jiàn)的（根據(jù)不同的作用而定，當(dāng)然也有要求可見(jiàn)的水印。這個(gè)出現(xiàn)在13世紀(jì)末期在造紙廠(chǎng)里為了區(qū)分原始水印），只有通過(guò)含有相關(guān)信息的檢測(cè)器才能發(fā)現(xiàn)和提取。當(dāng)然數(shù)字水印還有一些特點(diǎn)才能稱(chēng)之為水?。翰豢梢?jiàn)性（Invisibility）， 魯棒性（Robustness），密鑰唯一性（Key uniqueness），安全性（Security）。當(dāng)然數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用也極為廣泛。主要有以下應(yīng)用：廣播監(jiān)控、所有權(quán)識(shí)別、交易跟蹤、內(nèi)容真?zhèn)舞b別、設(shè)備控制、拷貝控制。

1 混沌水印

1.1 混沌理論

本文就介紹一個(gè)最普通的，不涉及領(lǐng)域內(nèi)容的，對(duì)混沌的一個(gè)直觀的描述。

假設(shè)V是一個(gè)緊度量空間，連續(xù)的映射f：V→V滿(mǎn)足下面三個(gè)條件，那么我們就稱(chēng)f是在Devaney意義下的在空間V上的混沌運(yùn)動(dòng)[3] 。endprint

1）對(duì)初值的敏感依賴(lài)性：存在任意一個(gè)a>0，對(duì)于任意的一個(gè)b>0和x屬于空間V，在x的b鄰域內(nèi)存在y和自然數(shù)n，使得d（fn（x），fn（y））>a；

2）拓?fù)鋫鬟f性：空間V上任意一對(duì)的開(kāi)集XY，存在k>0，使的fn（X）和Y相交不是空集；

3）f的周期點(diǎn)集在空間V中稠密。

通過(guò)對(duì)定義的了解，該文采用最為通用的一維Logistic映射作為混沌模型，Logistic方程是非線(xiàn)性離散映射方程，其定義公式（1）如下[4]：

[xn+1=axn（1-xn），n=0，1，2，...；] （1）

Logistic方程一直不被關(guān)注，直到它可以用來(lái)統(tǒng)計(jì)人口。這個(gè)模型是這樣描述的，假如子代出生的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其親代，那么，這樣就能夠認(rèn)為，在系統(tǒng)子代出生后以后親代可以忽略不計(jì)。經(jīng)過(guò)n年，人口經(jīng)過(guò)環(huán)境的影響，或是減少或是增長(zhǎng)。Xn就是第n年人口，通過(guò)這個(gè)可以計(jì)算出下一年的人口。當(dāng)然根據(jù)環(huán)境的影響，是會(huì)增加還是減少，都是由系數(shù)α來(lái)控制。這里對(duì)Logistic映射初步分析：

1）系數(shù)α大于0小于等于1：只有一個(gè)周期點(diǎn)，即迭代方程最后會(huì)于0，人口最后會(huì)消失。

2）系數(shù)α大于1小于3：動(dòng)力學(xué)方程也很簡(jiǎn)單，此時(shí)有0（排斥不動(dòng)點(diǎn)）和1-1/α（吸引不動(dòng)點(diǎn)）這倆個(gè)周期點(diǎn)。

3）系數(shù)α大于等于3小于等于4：系統(tǒng)從倍周期進(jìn)入混沌狀態(tài)，它的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜。

4）系數(shù)α大于4：此時(shí)動(dòng)力學(xué)形態(tài)太復(fù)雜了，不研究了。

根據(jù)上面對(duì)方程的初步分析，Logistic方程能體現(xiàn)出混沌運(yùn)動(dòng)的基本所有的性質(zhì)特征且是一個(gè)典型非線(xiàn)性混沌方程。在方程中控制系數(shù)α值，對(duì)于給定的任何一個(gè)在0和1之間的初值X0，經(jīng)過(guò)Logistic方程方程迭代，都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)固定的混沌序列。對(duì)于不同的α值，Logistic方程將呈現(xiàn)不同的特性：隨著α值的不斷增加，動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)倍周期分叉而終于出現(xiàn)混沌現(xiàn)象[19]。如圖1的時(shí)間序列圖，可以明顯的看到，當(dāng)α等于不同的值時(shí)，所展現(xiàn)出來(lái)的時(shí)間序列。而當(dāng)α>3.57時(shí)，由產(chǎn)生的{xn}系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入混沌狀態(tài)，能夠具有隨機(jī)性、遍歷性、確定性和對(duì)初值的敏感性等等這些特征。

通過(guò)什么方法來(lái)判斷系統(tǒng)進(jìn)入混沌狀態(tài)情況，該文用Lyapunov指數(shù)是用于度量在相空間中，初始條件不同的兩條相鄰軌跡，隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律吸引或是分離的程度，這種軌跡的收斂或是發(fā)散的比率就稱(chēng)為L(zhǎng)yapunov指數(shù)[5] 。

[λ=limn→∞1ni=1n-1log|f'（xi）|] （2）

Lyapunov指數(shù)實(shí)際上就是計(jì)算在各次迭代點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值的對(duì)數(shù)平均，它能從統(tǒng)計(jì)學(xué)特性上反映出非線(xiàn)性算法的動(dòng)力學(xué)特性。在判斷一個(gè)系統(tǒng)是不是進(jìn)入混沌狀態(tài)的時(shí)候，Lyapunov指數(shù)有著十分關(guān)鍵的作用，公式（2）給出了其具體計(jì)算公式過(guò)程。若Lyapunov指數(shù)[λ]>0并且個(gè)數(shù)有限，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)既不存在穩(wěn)定的周期解也不會(huì)穩(wěn)定在動(dòng)點(diǎn)同時(shí)也不會(huì)發(fā)散，就能夠表示系統(tǒng)進(jìn)入混沌狀態(tài)。若Lyapunov指數(shù)[λ]<0，表明運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)收斂于不動(dòng)點(diǎn)。當(dāng)Lyapunov指數(shù)[λ]=0時(shí)，分叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定軌跡的邊緣。對(duì)于一維的混沌映射來(lái)說(shuō)，它就只有一個(gè)Lyapunov指數(shù)，當(dāng)Lyapunov指數(shù)是正數(shù)時(shí)，就表明運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的相鄰的軌道指數(shù)分離且局部不穩(wěn)定性，因此，Lyapunov指數(shù)[λ]>0就可以作為系統(tǒng)進(jìn)入混沌狀態(tài)的判定依據(jù)。

1.2水印生成策略

由于單一混沌形式簡(jiǎn)單，對(duì)它的控制參數(shù)少，容易受到混沌重構(gòu)的威脅。該文為了能夠避免這個(gè)威脅，增加控制參數(shù)，使混沌序列難以分析預(yù)測(cè)。所以采用兩個(gè)控制參數(shù)，增加序列的隨機(jī)性并且同時(shí)使混沌形式高度復(fù)雜。該文給出了公式（3），兩個(gè)個(gè)形式相同，參數(shù)不同的一維Logistic映射：通過(guò)Logistic方程迭代產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，然后再根據(jù)另一個(gè)參數(shù)迭代一次再產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。復(fù)合產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)序列能夠大大增加了抵御重構(gòu)攻擊的能力。

介紹到這里，該文利用細(xì)胞自動(dòng)機(jī)生成水印模板。具體的方法操作：先得到混沌隨機(jī)數(shù)，生成隨機(jī)模板；根據(jù)一定的規(guī)則將隨機(jī)矩陣轉(zhuǎn)化成二值矩陣；再利用細(xì)胞自動(dòng)機(jī)，得到水印模板的凝聚模式；對(duì)水印模板進(jìn)行處理，獲得最終的水印。該文初值選擇了0.5，混沌參數(shù)a值為3.8 和3.9，生成的混沌隨機(jī)數(shù)矩陣。利用水印生成算法，生成50×50，運(yùn)行24次，圖2就是形象描述其形態(tài)變化過(guò)程。

2 水印嵌入和檢測(cè)原理

水印系統(tǒng)可以根據(jù)水印生成的策略和水印嵌入的策略進(jìn)行分類(lèi)，可以分成盲檢測(cè)水印模型和含輔助信息檢測(cè)器水印模型。該文主要是應(yīng)用含輔助信息的檢測(cè)器水印模型如圖3。先是水印生成：輸入信息進(jìn)入水印編碼器，根據(jù)各自不同的水印生成策略，和水印密鑰一起，生成水印S。再是水印嵌入：將水印S嵌入到載體Z中，得到水印作品ZS。也許在水印作品傳輸?shù)倪^(guò)程中，可能會(huì)添加了噪聲，也可能收到破壞者的攻擊。最后水印檢測(cè)：將接受到的水印作品減去載體，就得到了水印信息。當(dāng)然如果在傳輸過(guò)程中受到噪聲的干擾，那么現(xiàn)在的水印信息與原始水印相比，就是多了一些噪聲問(wèn)題。

小波域的信息隱藏算法，一般都是首先對(duì)載體圖像進(jìn)行離散小波多級(jí)變換根據(jù)需要來(lái)操作，獲到不同尺度下的低頻系數(shù)和高頻系數(shù)；再根據(jù)視覺(jué)影響程度，選擇嵌入隱秘信息的部分；最后對(duì)已經(jīng)完成嵌入的小波域圖像進(jìn)行相應(yīng)的小波反變換。眾所周時(shí)，關(guān)于圖像嵌入信息和檢測(cè)信息，這是兩個(gè)相逆的過(guò)程。所以在對(duì)于隱秘信息檢測(cè)提取時(shí)，一般基本步驟如下：先對(duì)載體圖像進(jìn)行需要的級(jí)別的，對(duì)嵌入信息圖像進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別的離散小波變換；再比較原始圖像和嵌入信息后的圖像小波變換后得到的各自得到的相應(yīng)的子圖，得到隱藏信息的子圖；最后對(duì)得到的子圖進(jìn)行小波逆變換還原隱秘信息，當(dāng)然，如果隱秘信息是圖像的話(huà)，還要對(duì)其進(jìn)行一級(jí)小波重構(gòu)。

一般，用于評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的失真度量指標(biāo)就是均方根誤差和峰值信噪比（PSNR Peak Signal-to-Noise Ratio），還有一個(gè)基于噪聲可見(jiàn)函數(shù)的評(píng)價(jià)。該文采用的是峰值信噪比，在此介紹下它的公式4，其中圖像的尺寸是M×N。endprint

[PSNR=10lgM×N×fmax2x=0M-1y=0N-1f′（x，y）-f（x，y）2] （4）

一般水印的檢測(cè)策略中，都有相關(guān)性的計(jì)算，該文也不例外。一般有這幾種相關(guān)性計(jì)算：線(xiàn)性相關(guān)、歸一化相關(guān)和相關(guān)系數(shù)。線(xiàn)性相關(guān)是最基礎(chǔ)的，如果計(jì)算內(nèi)積前對(duì)向量進(jìn)行了處理，得到了兩個(gè)單位的向量，那么計(jì)算出的就是兩者間的歸一化相關(guān)，而相關(guān)系數(shù)的求值是想將兩個(gè)向量均值減到0，再計(jì)算歸一化相關(guān)[6]。該文采用的就是計(jì)算相關(guān)系數(shù)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)和分析

3.1嵌入仿真實(shí)驗(yàn)

水印的嵌入過(guò)程如下：對(duì)原始圖像進(jìn)行小波分解，提取低頻系數(shù)；對(duì)低頻系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到一個(gè)與低頻系數(shù)矩陣相似的矩陣；調(diào)用生成水印的算法，生成一個(gè)同等大小的水印模板；生成嵌入水印圖像的低頻相似矩陣；將低頻相似矩陣轉(zhuǎn)化成真正的低頻系數(shù)矩陣，重構(gòu)圖像，完成嵌入；計(jì)算峰值信噪比。所以在控制不同的參數(shù)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)參數(shù)是選擇db10小波，水印強(qiáng)度因子為0.1，進(jìn)行2尺度小波分解，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最好，峰值信噪比最高。如圖4所示。

3.2檢測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)于水印的檢測(cè)性能，利用相關(guān)系數(shù)來(lái)判斷，提取待測(cè)圖像的水印，做出比較。而水印的檢測(cè)過(guò)程如下：利用原始圖像生成一個(gè)理論上的水印模板，并提取加有水印圖像的低頻系數(shù)； 提取原始圖像的小波低頻系數(shù)；提取待測(cè)圖像的小波低頻系數(shù)；用步驟1減去步驟2得到原始水印低頻系數(shù)，利用步驟3減去步驟2得到待測(cè)水印低頻系數(shù)；計(jì)算其相關(guān)系數(shù)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著小波分解尺度的增加，兩幅圖像的相關(guān)系數(shù)在不斷減??；隨著水印強(qiáng)度因子的增加，相關(guān)系數(shù)也在不斷的減小。所以結(jié)合峰值信噪比的結(jié)論。本程序到此可以得到最佳的結(jié)果的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，小波2尺度分解，水印強(qiáng)度因子是0.1。對(duì)其進(jìn)行提取，得到的是圖5。

3.3 攻擊仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)于要了解一個(gè)水印系統(tǒng)的好壞，就要從很多個(gè)方面下手。因?yàn)樗∠到y(tǒng)本身就是一個(gè)復(fù)雜的綜合體，由于不同的水印系統(tǒng)，它們的水印種類(lèi)不同，水印嵌入的方法不同，作為水印的載體不同，這就決定了每一個(gè)水印系統(tǒng)的性能是不同的。正常的情況下，會(huì)從多個(gè)方面對(duì)水印的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如嵌入信息的數(shù)量、水印嵌入的強(qiáng)度、密鑰的控制機(jī)制、對(duì)抗攻擊的能力。該文選擇常見(jiàn)攻擊，對(duì)本水印系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)。圖7是原始加入水印的圖像。分別對(duì)水印圖像進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)、加噪聲、加濾波和剪切實(shí)驗(yàn)。檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

<

4 結(jié)論

本文主要的內(nèi)容是利用混沌生成隨機(jī)序列，制成水??；再利用小波分析嵌入；最后對(duì)其進(jìn)行攻擊檢測(cè)。混沌生成的隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)性更好，具有很好的不可追蹤性。對(duì)載體圖像進(jìn)行小波分析，進(jìn)行水印的嵌入。以達(dá)到嵌入水印后的圖像魯棒性和水印透明性達(dá)到一個(gè)比較好的平衡。最后對(duì)該水印系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其進(jìn)行攻擊實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)本水印系統(tǒng)的性能。生成一個(gè)含有水印的載體圖像，對(duì)水印進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使水印的魯棒性和不可見(jiàn)性能有一個(gè)很好的平衡，并對(duì)該水印系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)測(cè)試它的性能。在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，本水印系統(tǒng)對(duì)壓縮、剪切、放大、旋轉(zhuǎn)等都有很好的抵抗性。而且對(duì)其進(jìn)行了馬賽克攻擊和模糊攻擊，它對(duì)這些攻擊都有一定的抵抗性?？墒潜疚倪€有要改進(jìn)的地方，比如密鑰沒(méi)有加密等。如果以后還有機(jī)會(huì)，我將會(huì)將這個(gè)系統(tǒng)給完善改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] PecoraLM，Carroll TL.Synchronization in Chaotic Systems[J].Phys.Rev.Lett，1990，64：21-824.

[2] 張華熊，仇佩亮，孫健.一種新的空間域圖像偽裝技術(shù)[C].信息隱藏全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)（CIHW2000/2001）論文集，西安電子科技大學(xué)出版社，2001：175-179.

[3] 胡巧華.混沌系統(tǒng)的電路仿真及控制研究[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2007.

[4] 呂金虎，陸君安，陳士華.混沌時(shí)間序列分析及其應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

[5] 唐巍，李殿璞，陳學(xué)允.混沌理論及其應(yīng)用研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（7）：67-70.

[6] 何前勇.基于三維離散余弦變換的視頻水印問(wèn)題的研究[D].北京：清華大學(xué)，2005.

[7] 趙永寬，蔡曉霞，陳紅.JPEG圖像盲檢測(cè)算法的抗濾波攻擊性能研究[J].電子信息對(duì)抗技術(shù)，2011，26（1）：69-72.endprint

[PSNR=10lgM×N×fmax2x=0M-1y=0N-1f′（x，y）-f（x，y）2] （4）

一般水印的檢測(cè)策略中，都有相關(guān)性的計(jì)算，該文也不例外。一般有這幾種相關(guān)性計(jì)算：線(xiàn)性相關(guān)、歸一化相關(guān)和相關(guān)系數(shù)。線(xiàn)性相關(guān)是最基礎(chǔ)的，如果計(jì)算內(nèi)積前對(duì)向量進(jìn)行了處理，得到了兩個(gè)單位的向量，那么計(jì)算出的就是兩者間的歸一化相關(guān)，而相關(guān)系數(shù)的求值是想將兩個(gè)向量均值減到0，再計(jì)算歸一化相關(guān)[6]。該文采用的就是計(jì)算相關(guān)系數(shù)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)和分析

3.1嵌入仿真實(shí)驗(yàn)

水印的嵌入過(guò)程如下：對(duì)原始圖像進(jìn)行小波分解，提取低頻系數(shù)；對(duì)低頻系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到一個(gè)與低頻系數(shù)矩陣相似的矩陣；調(diào)用生成水印的算法，生成一個(gè)同等大小的水印模板；生成嵌入水印圖像的低頻相似矩陣；將低頻相似矩陣轉(zhuǎn)化成真正的低頻系數(shù)矩陣，重構(gòu)圖像，完成嵌入；計(jì)算峰值信噪比。所以在控制不同的參數(shù)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)參數(shù)是選擇db10小波，水印強(qiáng)度因子為0.1，進(jìn)行2尺度小波分解，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最好，峰值信噪比最高。如圖4所示。

3.2檢測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)于水印的檢測(cè)性能，利用相關(guān)系數(shù)來(lái)判斷，提取待測(cè)圖像的水印，做出比較。而水印的檢測(cè)過(guò)程如下：利用原始圖像生成一個(gè)理論上的水印模板，并提取加有水印圖像的低頻系數(shù)； 提取原始圖像的小波低頻系數(shù)；提取待測(cè)圖像的小波低頻系數(shù)；用步驟1減去步驟2得到原始水印低頻系數(shù)，利用步驟3減去步驟2得到待測(cè)水印低頻系數(shù)；計(jì)算其相關(guān)系數(shù)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著小波分解尺度的增加，兩幅圖像的相關(guān)系數(shù)在不斷減??；隨著水印強(qiáng)度因子的增加，相關(guān)系數(shù)也在不斷的減小。所以結(jié)合峰值信噪比的結(jié)論。本程序到此可以得到最佳的結(jié)果的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，小波2尺度分解，水印強(qiáng)度因子是0.1。對(duì)其進(jìn)行提取，得到的是圖5。

3.3 攻擊仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)于要了解一個(gè)水印系統(tǒng)的好壞，就要從很多個(gè)方面下手。因?yàn)樗∠到y(tǒng)本身就是一個(gè)復(fù)雜的綜合體，由于不同的水印系統(tǒng)，它們的水印種類(lèi)不同，水印嵌入的方法不同，作為水印的載體不同，這就決定了每一個(gè)水印系統(tǒng)的性能是不同的。正常的情況下，會(huì)從多個(gè)方面對(duì)水印的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如嵌入信息的數(shù)量、水印嵌入的強(qiáng)度、密鑰的控制機(jī)制、對(duì)抗攻擊的能力。該文選擇常見(jiàn)攻擊，對(duì)本水印系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)。圖7是原始加入水印的圖像。分別對(duì)水印圖像進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)、加噪聲、加濾波和剪切實(shí)驗(yàn)。檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

<

4 結(jié)論

本文主要的內(nèi)容是利用混沌生成隨機(jī)序列，制成水?。辉倮眯〔ǚ治銮度?；最后對(duì)其進(jìn)行攻擊檢測(cè)。混沌生成的隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)性更好，具有很好的不可追蹤性。對(duì)載體圖像進(jìn)行小波分析，進(jìn)行水印的嵌入。以達(dá)到嵌入水印后的圖像魯棒性和水印透明性達(dá)到一個(gè)比較好的平衡。最后對(duì)該水印系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其進(jìn)行攻擊實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)本水印系統(tǒng)的性能。生成一個(gè)含有水印的載體圖像，對(duì)水印進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使水印的魯棒性和不可見(jiàn)性能有一個(gè)很好的平衡，并對(duì)該水印系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)測(cè)試它的性能。在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，本水印系統(tǒng)對(duì)壓縮、剪切、放大、旋轉(zhuǎn)等都有很好的抵抗性。而且對(duì)其進(jìn)行了馬賽克攻擊和模糊攻擊，它對(duì)這些攻擊都有一定的抵抗性?？墒潜疚倪€有要改進(jìn)的地方，比如密鑰沒(méi)有加密等。如果以后還有機(jī)會(huì)，我將會(huì)將這個(gè)系統(tǒng)給完善改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] PecoraLM，Carroll TL.Synchronization in Chaotic Systems[J].Phys.Rev.Lett，1990，64：21-824.

[2] 張華熊，仇佩亮，孫健.一種新的空間域圖像偽裝技術(shù)[C].信息隱藏全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)（CIHW2000/2001）論文集，西安電子科技大學(xué)出版社，2001：175-179.

[3] 胡巧華.混沌系統(tǒng)的電路仿真及控制研究[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2007.

[4] 呂金虎，陸君安，陳士華.混沌時(shí)間序列分析及其應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

[5] 唐巍，李殿璞，陳學(xué)允.混沌理論及其應(yīng)用研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（7）：67-70.

[6] 何前勇.基于三維離散余弦變換的視頻水印問(wèn)題的研究[D].北京：清華大學(xué)，2005.

[7] 趙永寬，蔡曉霞，陳紅.JPEG圖像盲檢測(cè)算法的抗濾波攻擊性能研究[J].電子信息對(duì)抗技術(shù)，2011，26（1）：69-72.endprint

[PSNR=10lgM×N×fmax2x=0M-1y=0N-1f′（x，y）-f（x，y）2] （4）

一般水印的檢測(cè)策略中，都有相關(guān)性的計(jì)算，該文也不例外。一般有這幾種相關(guān)性計(jì)算：線(xiàn)性相關(guān)、歸一化相關(guān)和相關(guān)系數(shù)。線(xiàn)性相關(guān)是最基礎(chǔ)的，如果計(jì)算內(nèi)積前對(duì)向量進(jìn)行了處理，得到了兩個(gè)單位的向量，那么計(jì)算出的就是兩者間的歸一化相關(guān)，而相關(guān)系數(shù)的求值是想將兩個(gè)向量均值減到0，再計(jì)算歸一化相關(guān)[6]。該文采用的就是計(jì)算相關(guān)系數(shù)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)和分析

3.1嵌入仿真實(shí)驗(yàn)

水印的嵌入過(guò)程如下：對(duì)原始圖像進(jìn)行小波分解，提取低頻系數(shù)；對(duì)低頻系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到一個(gè)與低頻系數(shù)矩陣相似的矩陣；調(diào)用生成水印的算法，生成一個(gè)同等大小的水印模板；生成嵌入水印圖像的低頻相似矩陣；將低頻相似矩陣轉(zhuǎn)化成真正的低頻系數(shù)矩陣，重構(gòu)圖像，完成嵌入；計(jì)算峰值信噪比。所以在控制不同的參數(shù)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)參數(shù)是選擇db10小波，水印強(qiáng)度因子為0.1，進(jìn)行2尺度小波分解，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最好，峰值信噪比最高。如圖4所示。

3.2檢測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)于水印的檢測(cè)性能，利用相關(guān)系數(shù)來(lái)判斷，提取待測(cè)圖像的水印，做出比較。而水印的檢測(cè)過(guò)程如下：利用原始圖像生成一個(gè)理論上的水印模板，并提取加有水印圖像的低頻系數(shù)； 提取原始圖像的小波低頻系數(shù)；提取待測(cè)圖像的小波低頻系數(shù)；用步驟1減去步驟2得到原始水印低頻系數(shù)，利用步驟3減去步驟2得到待測(cè)水印低頻系數(shù)；計(jì)算其相關(guān)系數(shù)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著小波分解尺度的增加，兩幅圖像的相關(guān)系數(shù)在不斷減?。浑S著水印強(qiáng)度因子的增加，相關(guān)系數(shù)也在不斷的減小。所以結(jié)合峰值信噪比的結(jié)論。本程序到此可以得到最佳的結(jié)果的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，小波2尺度分解，水印強(qiáng)度因子是0.1。對(duì)其進(jìn)行提取，得到的是圖5。

3.3 攻擊仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)于要了解一個(gè)水印系統(tǒng)的好壞，就要從很多個(gè)方面下手。因?yàn)樗∠到y(tǒng)本身就是一個(gè)復(fù)雜的綜合體，由于不同的水印系統(tǒng)，它們的水印種類(lèi)不同，水印嵌入的方法不同，作為水印的載體不同，這就決定了每一個(gè)水印系統(tǒng)的性能是不同的。正常的情況下，會(huì)從多個(gè)方面對(duì)水印的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如嵌入信息的數(shù)量、水印嵌入的強(qiáng)度、密鑰的控制機(jī)制、對(duì)抗攻擊的能力。該文選擇常見(jiàn)攻擊，對(duì)本水印系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)。圖7是原始加入水印的圖像。分別對(duì)水印圖像進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)、加噪聲、加濾波和剪切實(shí)驗(yàn)。檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

<

4 結(jié)論

本文主要的內(nèi)容是利用混沌生成隨機(jī)序列，制成水??；再利用小波分析嵌入；最后對(duì)其進(jìn)行攻擊檢測(cè)?；煦缟傻碾S機(jī)數(shù)，隨機(jī)性更好，具有很好的不可追蹤性。對(duì)載體圖像進(jìn)行小波分析，進(jìn)行水印的嵌入。以達(dá)到嵌入水印后的圖像魯棒性和水印透明性達(dá)到一個(gè)比較好的平衡。最后對(duì)該水印系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其進(jìn)行攻擊實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)本水印系統(tǒng)的性能。生成一個(gè)含有水印的載體圖像，對(duì)水印進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使水印的魯棒性和不可見(jiàn)性能有一個(gè)很好的平衡，并對(duì)該水印系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)測(cè)試它的性能。在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，本水印系統(tǒng)對(duì)壓縮、剪切、放大、旋轉(zhuǎn)等都有很好的抵抗性。而且對(duì)其進(jìn)行了馬賽克攻擊和模糊攻擊，它對(duì)這些攻擊都有一定的抵抗性?？墒潜疚倪€有要改進(jìn)的地方，比如密鑰沒(méi)有加密等。如果以后還有機(jī)會(huì)，我將會(huì)將這個(gè)系統(tǒng)給完善改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] PecoraLM，Carroll TL.Synchronization in Chaotic Systems[J].Phys.Rev.Lett，1990，64：21-824.

[2] 張華熊，仇佩亮，孫健.一種新的空間域圖像偽裝技術(shù)[C].信息隱藏全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)（CIHW2000/2001）論文集，西安電子科技大學(xué)出版社，2001：175-179.

[3] 胡巧華.混沌系統(tǒng)的電路仿真及控制研究[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2007.

[4] 呂金虎，陸君安，陳士華.混沌時(shí)間序列分析及其應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

[5] 唐巍，李殿璞，陳學(xué)允.混沌理論及其應(yīng)用研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（7）：67-70.

[6] 何前勇.基于三維離散余弦變換的視頻水印問(wèn)題的研究[D].北京：清華大學(xué)，2005.

[7] 趙永寬，蔡曉霞，陳紅.JPEG圖像盲檢測(cè)算法的抗濾波攻擊性能研究[J].電子信息對(duì)抗技術(shù)，2011，26（1）：69-72.endprint