專利名稱：基于分數階超混沌和dwt-svd的彩色圖像水印嵌入和提取方法
技術領域：
本發明涉及信息安全中的圖像水印領域，尤其涉及一種基于分數階超混沌和DffT-SVD (離散小波變換-奇異值分解)的彩色圖像水印嵌入和提取方法。
背景技術：
計算機網絡和通信技術的迅猛發展，使得數字媒體(圖像、音頻、視頻)的傳播越來越便捷，隨之而來的數字媒體的信息安全、版權保護和認證等問題日益凸顯。傳統的基于密碼學的安全措施對非法復制、偽造、篡改和侵權等攻擊顯得力不從心，出于對數字產品本身及其原有者利益的保護，數字水印技術應運而生。另一方面，與整數階混沌系統相比，分數 階混沌系統具有更豐富、更復雜的非線性動力學特性，難于預測和破譯，用于加密算法時可增大密鑰空間。因此，分數階混沌系統應用于數字水印技術，可提高水印信息的安全性。根據水印存在方式，數字水印分為可見水印和不可見水印。在版權保護領域使用較多的是不可見水印，其必須具備的基本特征是不可感知性、魯棒性和安全性。數字水印實現方法多種多樣，按照數字水印嵌入的位置，可將其分為空間域數字水印和變換域數字水印兩類。空間域數字水印是直接在原始信息的信號空間上疊加水印信息；變換域水印是先將原始信息進行某種變換(DCT變換、DWT變換、DFT變換等)，然后在變換域上選擇位置嵌入水印信息。現有的研究表明，變換域水印方法比空間域水印方法具有更強的魯棒性和抗攻擊性，得到了廣泛深入的研究。特別地，小波變換(DWT)具有很好的時域-頻域特性，能夠有效的從信號中提取信息，可對信號進行多尺度的細化分析，并且能較好地匹配HVS(HumanVisual System)，與JPEG 2000、MPEG 4壓縮標準兼容。因此，基于DWT域的數字水印研究是目前數字水印領域的一個研究熱點。現有的圖像水印算法研究主要集中于灰度圖像，嵌入水印采用的是一維ID序列、二值圖像或灰度圖像。彩色圖像在現實生活中更為常見，它比灰度圖像包含的信息量更豐富，且能夠提供更多的信息去抵抗非法攻擊，在其中嵌入水印進行版權保護顯得尤為重要。無論是一維ID序列水印，還是二值圖像水印或灰度圖像水印，存在的缺陷是，水印所包含的知識產權信息量少，安全性差；嵌入水印信息時，未能充分考慮圖像自身的局部相關特性及其人眼視覺特性，數字水印的透明性和魯棒性有待進一步提高。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于分數階超混沌和DWT-SVD的彩色圖像水印嵌入和提取方法，具有安全性高、魯棒性強、版權信息量大的優點。本發明采用下述技術方案一種基于分數階超混沌和DWT-SVD的彩色圖像水印嵌入方法，包括以下步驟
(I)、分別輸入RGB格式的圖像大小為MxN的原始彩色圖像幾和圖像大小為Mw X rn的彩色水印圖像,0 ；
(2)、利用分數階超混沌系統生成混沌序列，對彩色水印圖像,D進行加密，得到RGB格式的加密圖像M；
(3)將加密圖像,i嵌入原始彩色圖像ip，得到嵌入彩色水印的彩色圖像wi。其中所述的步驟(2)中使用的分數階混沌系統為分數階超混沌Chen系統，
分數階超混沌Chen系統
權利要求
1.一種基于分數階超混沌和DWT-SVD的彩色圖像水印嵌入方法，其特征在于包括以下步驟 (1)、分別輸入RGB格式的圖像大小為MxN的原始彩色圖像幾和圖像大小為Mw X Nw的彩色水印圖像兩0 ； (2)、利用分數階超混沌系統生成混沌序列，對彩色水印圖像,Q進行加密，得到RGB格式的加密圖像M； (3)將加密圖像嵌入原始彩色圖像I13，得到嵌入彩色水印的彩色圖像Wl。
2.根據權利要求I所述的基于分數階超混沌和DWT-SVD的彩色圖像水印嵌入方法，其特征在于所述的步驟(2)中使用的分數階混沌系統為分數階超混沌Chen系統， 分數階超混沛Chen系統
3.根據權利要求I或2所述的基于分數階超混沌和DWT-SVD的彩色圖像水印嵌入方法，其特征在于所述的步驟(3)中彩色水印的加密圖像JF1嵌入原始彩色圖像I0的具體步驟如下 將RGB格式的加密圖像W1轉換成YIQ顏色空間的圖像W2 ,并分離圖像的Y、I、Q分量，分別表示為Wy、Wi和Wq ;將RGB格式的原始彩色圖像I。轉換成YIQ顏色空間的圖像I1，并分離圖像A的Y、I、Q分量，分別表示為Iy、Ii和Iq ; 對圖像J1的各分量進行
4.一種實現權利要求I中所述方法得到的彩色圖像的水印提取方法，其特征在于包括以下步驟 ST1、將RGB格式的含水印圖像WJ轉換成YIQ格式的圖像Wi1 ,并分離圖像Wi1的Y、I、Q分量，分別表示為Cy、Ci和Cq ； ST2、對圖像Wi1的各分量進行次Haar小波變換，n =JSiw}，變換方法與步驟32的方法相同，得到低頻子帶LL4n、LL5n 和 LL6n ； ST3、將得到的低頻子帶LL4n、LL5n和LL6n進行奇異值分解，分別得到奇異值S3、J3和K3 ； ST4、利用奇異值S3、J3和K3，結合步驟35中的A2和B2、C2和D2、E2和F2，進行奇異值反變換，即 Sffl= A2XS3X (B2)t, SW2=C2XJ3X (D2)t, SW3=E2XK3X (F2)t，得到新的奇異值 SWl、SW2 和 SW3 ； ST5、利用SW1、SW2和SW3，結合步驟33中的奇異值SI、Jl和Kl，按照以下式子提取水印信息，從而得到加密水印圖像的Y、I、Q分量WN1、WN2和WN3,WN1 (i, j) = (Sffl (i,(i,j))/0 , WN2 (i, j) = (SW2 (i, j) -Jl (i, j))/0 , WN3 (i, j) = (SW3 (i, j) -Kl (i, j)) / 0 ； ST6、將WNl、WN2和WN3進行合并，得到YIQ格式的加密水印圖像WM ,將YIQ格式的圖像WM轉換成RGB格式的圖像WM1 ；ST7、分離圖像WM1的/P、仏沒三基色分量得到三個大小為MwxMv的矩陣WM1 — R、WM1 — G和WMi — S ;利用分數階超混沌Chen系統，根據步驟21至.25，生成解密矩陣MR、MG和MB ;將三基色分量矩陣,M1 _ R、WrM1 _G和WMX_B中的元素分別與矩陣MR、MG和MS中的元素逐個進行異或運算，即
全文摘要
本發明公開了一種基于分數階超混沌和DWT-SVD的彩色圖像水印嵌入和提取方法首先，利用分數階超混沌系統對彩色水印圖像W0進行加密得到加密圖像W1；然后，將加密圖像W1和原始彩色圖像I0從RGB空間轉換至YIQ空間，分別得到轉換圖像W2和I1，并分離圖像的Y、I、Q分量；其次對圖像I1各分量進行多次小波變換，將得到的各低頻子帶進行奇異值分解，把圖像W2各分量作為水印信息嵌入到對應的各奇異值中，并對改變后的各奇異值再次進行奇異值分解；最后，通過小波逆變換和顏色空間轉換，得到嵌入水印的彩色圖像。本方法從加強水印的不可感知性、安全性和豐富信息量出發，具有安全性高、魯棒性強、版權信息量大、運算速度快的優點，具有更強的應用價值。
文檔編號G06T1/00GK102968756SQ20121036667
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者武相軍, 王慧, 趙輝, 鄭文奎, 郭念, 王春淋 申請人:河南大學