一种结合混沌密码理论的彩色图像水印算法(1)
2015-03-14 01:05
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摘 要 文章提出一种集混沌加密技术，小波变换，扩频技术为一体的彩色图像水印算法。该算法先将水印信息通过混沌序列加密，再进行扩频调制弱化水印信息，然后在彩色载体图像绿色分量上进行小波变换，利用人类视觉模型(HVS)特性，在低频系数上嵌入处理后的水印信息。实验结果和攻击测试表明，该算法具有很好的鲁棒性以及安全性。 关键词 扩频 ；鲁棒性；盲水印；混沌序列；小波变换；加密技术1 引言 如何有效的保证数字化信息的机密性、完整性、可用性、可控性和不可抵赖性是当前信息安全技术研究领域亟待解决的课题。 目前，国际上正在探讨使用一些非传统的方法进行信息加密与隐藏。为了保证水印信息可靠地通过载体传送，一般用纠错码(ECC)编码[1]或M序列调制[2]。文献[3]给出了一种基于混沌序列的图像加密技术，以初始条件为密钥生成混沌序列，并将它映射为2K值混沌序列；然后依据该序列随机地修改图像每个像素点的灰度值。 图像的解密结果对混沌序列的初始值有较强的依赖性，安全性较高。
图表 1水印嵌入流程图 实际上，基于混沌理论的保密通信、信息加密和信息隐藏技术的研究已成为国际非线性科学和信息科学两个领域交叉融合的热门前沿课题之一，也是国际上高科技研究的一个新领域。尽管已有许多混沌加密方案的提出，但混沌
密码学的理论还未完全成熟，混沌密码学的研究仍然是一个新的具有挑战性的前沿课题。基于上述原因，本文提出了一种基于混沌理论的信息加密的彩色图像水印算法，该算法以混沌理论为基础，利用初始密钥生成相应的实数值混沌序列，对二值水印图像加密，然后采用扩频技术调制扩频以弱化水印信息。对宿主图像绿色分量进行小波变换，将水印信息嵌入位置选择在能量比较集中的低频系数部分，水印提取时需要密钥。由于该算法采用了多重加密，所以安全性非常好，并能够有效的抵抗噪声攻击和剪切攻击和高斯低通滤波攻击，具有较强的鲁棒性。
图表 2 水印提取流程图2 混沌系统原理 混沌现象是在非线性动力系统中出现的确定性的、类似随机的过程，这种过程既非周期又不收敛，并且对切始值有极其敏感的依赖性，一维离散时间非线性动力系统定义如下：
（1.1） 其中, xk∈ P ，k=0,1,2,3…，我们称其为状态。 而θ: P→P 是一个映射，将当前状态xk映射到下一个状态xk 1。如果我们从一个初始值x0 开始，反复应用θ， 就得到一个序列{ xk ; k=0,1,2,3…..}。该序列称为该离散时间动力系统的一条轨迹。一类非常简单却被广泛研究的动力系统是logistic映射，其定义如下：
（1.2） 其中， 0 ≤υ ≤4 称为分枝参数，xk ∈(0,1)。混沌动力系统的研究工作指出，当3.5699456…
