第 29卷 第 6期
2012年 6月
计 算 机 应 用 研 究
Application Research of Computers
V01.29 No.6
Jun. 2012
基于混沌和 HVS的小 波域 自适应 图像水 印算法 术
李 峰,陈光喜 ,丁 勇 ,潘黄琼 ,刘燕雄
(桂林电子科技大学 数学与计算科 学学院,广西 桂林 541004)
摘 要:针 对常规的小 波域水印算 法 自适应性差的缺陷 ,提 出了一种 新的基于混沌和人 类视 觉 系统的 小波 域 自
适应 图像水 印算法 。首 先对载体 图像进行 二级 DWT变换 ;然后 对特 定的中频 子带进 行分块 ,并 对每 块做 SVD
分解;最后将 Logistic混沌置乱后的二值水印信息嵌入到每块的最大奇异值 中,嵌入的强度根据 HVS原理 自适
应地进行 调整。仿 真实验表 明,该 算法不仅具 有很 好的不可见 性,且对 JPEG压 缩、加 噪、滤波 等常见 的图像 攻击
具有很强的鲁棒性。
关键词 :数字水印;混沌 ;人类视 觉系统 ;离散 小波 变换 ;自适 应;奇异值 分解
中图分 类号 :TP391 文献标 志码 :A 文章编号 :1001—3695(2012)06—2224—04
doi:10.3969/ .issn.1001—3695.20l2.06。059
Adaptive image watermarking algorithm in wavelet domain
based on chaos and HVS
LI Feng,CHEN Guang'xi,DING Yong,PAN Huang—qiong,LIU Yan—xiong
(School of Mathematics& Computational Science,Guilin University of Electronic Technology,Guilin Guangxi 541004,China)
Abstract:Aiming at the defect of self—adaptability in normal digital watermarking algorithm in DW T domain,this paper pro—
posed an adaptive image watermarking algorithm based on chaos and HVS in DW r domain.Firstly.applied a two—level DW T
to the cover image. Secondly,divided a specific middle ̄equency sub—band into many blocks which decomposed with SVD.
Finally,adaptively embedded the binary waterm ark image with Logistic chaos scramble into the largest singular value of each
block.It self-adaptively adjusted the embedding intensity according to the quantization step of each block.Simulation resuhs
prove this algorithm has a good transparence and robustness against attacks such as JPEG compression、adding noise、filtering
and other image manipulations.
Key words:digital watermarking;chaos;human visual system(HVS);discrete wavelet transform(DWT);self.adaptability;
singular value decomposition(SVD)
0 引言
随着计 算机与通信技术 的快速发 展 以及 图像 编辑软件 的
广泛应用 ,数字产 品 (图像 、音频 、视频等 )被非 法复 制 、窜改 、
利用 等现象 日益严重 ,对数 字产 品的版权 保护和真伪鉴别也变
得 愈加 迫切。数字水印技术 的发展 为此提 供 了一个 有效 的解
决途径 。
一
般水印算法应有如下特点 ,即可证 明性 、鲁棒性 、不可见
性 (透明性 )、无歧义性 。水 印可 以分 为脆弱水 印 、半 脆弱水 印
和鲁棒 水印 。脆弱水印和半 脆弱水 印主要 用于数 字作 品完 整
性认证 ;鲁棒水 印是在数 字产品中加 入作 品版权信息 ,如作 者
信 息 、公 司标 志 、序列号 等。它可 以保 证在 经过 常见的编辑 处
理后仍能提取出有效 的版权信息 。因此鲁 棒水 印更具有应 用
价值 ,成为近年来的研 究热点。
按嵌入到载体 中位置 的不 同可以分 为时域 水印和频 域水
印 。时域水印是直接在 载体 中嵌 入水 印信息 。时域水 印算法
简单有效 ,但鲁棒性较差。频域数字水印算法是将水印信息嵌
入到数字 图像 的离散余 弦变换域 ’ (DCT)或 离散小波 变换
域 (DWT)等 。该类算法操 作复 杂 ,但 是抗 攻击 能力 强 ,特
别是基于 DWT的水 印算法 抗 JPEG压 缩的鲁棒 性很强。Liu
等人 提出了一种基 于奇 异值 分解 (SVD)的鲁棒 水 印算 法。
近年来提出 了一系列 基于 SVD的频域 水 印算法 ,例 如刘 锋等
人 提出了一种基于 SVD的 DCT域 的水 印算 法 ,有很强 的鲁
棒性 ,但算 法没 有 可证 明性 ;包锐 等人 提 出 了一 种 基 于
CDMA和 SVD的 DWT上 的水 印算 法,但水 印提取时计 算量
大 。虽然这些算法取得 了一定 的进步 ,但是在水印的鲁棒性方
面还有待进一步 的改进 。
本文结合 混 沌 和人 类视 觉 系 统模 型 (HVS)提 出 了一 种
DWT域上 的自适应水 印算 法。 以二 值 图像 为水 印信 息 ,这具
有普遍 的代表性 。许多有意义 的标 志图像 、序列号码都是 以二
值 图像 的形式显示 。
1 相 关理 论分析
1.1 小波变换理论
近年来小波 变换 理论 得到了很 大的发展 ,它是一种信 号的
收稿 日期 :2011 10—10;修回 日期 :2011.11-24 基金项 目:国家 自然科 学基金资助项 目(60963024);广 西学位与研究 生教育改革和发展
专项课题 资助 (200910595R06)
作者简介 :李峰 (1986.),男,河 南人 ,硕士研究生 ,主要 研究方向为数 字水印 (1ifenghebishi@163.corn);陈光喜(1971一),男,教授 ,博士 ,主要研
究方 向为智能算 法、信息 隐藏 ;丁勇(1975一),男,教授 ,博士 ,主要研 究方 向为信息安 全;潘黄 琼(1987.),女 ,硕 士研 究生,主要研 究方向 为数 字 水
印;刘 燕雄 (1986-),男 ,硕士研 究生,主要研究 方 向为 图像处理.