基于混沌和小波变换的数字水印和视频加密技术研究

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1、摘要摘要计算机技术、网络技术和多媒体技术的快速发展和广泛应用，为人们获取和交流信息提供了极大的方便。然而，全透明的网络多媒体信息极易被非法分子盗版和篡改。因此，如何保护多媒体信息的安全成为国际上研究的热点问题。针对多媒体信息的特点，本文研究了多媒体信息安全中的数字图像水印技术和视频加密技术，主要工作成果包括：(1)提出了基于二维离散超混沌系统和离散小波变换的鲁棒性数字水印算法。利用形式简单的二维离散超混沌系统产生的超混沌序列生成密码对水印图像加密，同时根据人类视觉系统的特性，对宿主图像在YIQ色彩空间中的Y分量进行四级离散小波变换后，将加密后的

2、水印图像嵌入到宿主图像Y分量的中频子带中。实验结果表明该算法同时具有良好的鲁棒性和不可见性。(2)提出了基于连续超混沌和陪集的小波域量化盲水印算法。算法以符合人类视觉系统的小波变换为基础，将原始宿主图像作为通信信道，水印作为消息，在水印的嵌入过程中利用原始宿主图像构造陪集，将水印嵌入原始宿主图像经小波域量化的中频子带系数构建的陪集中，使得在保持图像的感知失真位于指定范围的情况下，具有良好的鲁棒性和高容量。同时为了提高水印的安全性，利用连续超混沌系统对水印图像加密，克服了现有混沌水印加密方案中密钥空间太小的缺陷。(3)提出了一种结合边信息基于提升

3、小波变换的数字水印算法。算法利用提升小波变换将彩色宿主图像进行多级分解，完成整数到整数的小波变换，同时借鉴边信息通信模型的思路，在嵌入水印的时候利用被嵌入图像的已知信息作为一种边信息。算法通过在多个变换域频带上寻找视觉重要系数而嵌入水印，在水印的嵌入过程中根据图像本身的统计特征自适应地调节水印的强度；提取时不需要借助原始图像，实现盲检测。此外，算法可与JPEG2000数据压缩标准完全兼容。(4)研究了基于移动Agent(mobileagent，简称MA)的多媒体数字水印检测系统的框架模型，在此基础上给出了水印MA及其水印MA服务环境的模块化结构

4、。针对水印MA检测系统中的多Agent通信和水印MA的迁移路线问摘要题给出了一种解决方法。实验结果验证了本系统利用MA可以在网络中的主机问自主巡行的特性检测多媒体数字水印，能够降低由于多媒体数字水印检测给网络带来的沉重负荷并且能够有效地对多媒体数据实施版权保护。(5)提出了一种基于超混沌和扩展Cat映射的实时视频流加密算法。算法将流密码加密与块密码加密相结合，利用四维连续超混沌系统和扩展的Cat映射分别构造流密码和块密码。通过对算法的安全性分析，表明该算法不仅极大地扩展了密钥空间，而且提高了密钥敏感性，对统计和差分攻击具有很强的抵抗能力。实验结

5、果和安全性分析均表明算法安全性高，速度快，适于视频流的实时处理。而且加密算法与压缩算法相互独立，实现简单。关键词：混沌超混沌混沌加密超混沌加密小波变换数字水印视频加密信息安全IlAbstraetAbstractMultimediainformationhasbecomeamainwayforinformationcommunicationalong州tlltherapiddevelopmentandthe、jlrideu∞ofcomputer,networkandmultimediatechnology．However,thetranspare

6、nceofdigitalmultimediainformationovernetworkalsofacilitatesunauthorizedcopyingandintentionaltampering．Therefore，multimediainformationsecurityproblemsbecameapopinternationalresearchquestionInthisdissertation,westudythetechnologiesandapplicationofmultimediainformationsecurityi

7、ntheal'caofdigitalimagewatermarkingandvideoencryption．Themaincontr／butionsofthisdissertationarc：(1)Arobustdigitalwatermarkingalgorithm．basedontwodimensionalhyperchaoticsystemanddiscretewavelettransform(DWT)ispresented．Wemake吮ofhyperehaossequencewhichisproducedbysimpletwodime

8、ntionalhyperchaoticsystemgeneratesciphersequencetoeneryptthewatermark．Atthe