基于混沌特性的小波数字水印算法C-SV

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1、第4章(2)基于混沌特性的小波数字水印算法C-SVD4.1小波4.2基于混沌特性的小波数字水印算法C-SVD4.2.1小波SVD数字水印算法4.2.2基于混沌特性的小波数字水印算法C-SVD4.3图像的数字水印嵌入及图像的类型解析4.4声音的数字水印嵌入4.5数字水印的检测4.6数字水印检测结果的评测图像的类型解析灰度图像RGB图像索引图像由此可见对索引图像直接采用小波C-SVD方法嵌入数字水印是行不通的。可以通过图像类型转换，将索引图像首先转换为RGB图像，采用对RGB图像嵌入水印的方法，再将嵌入水印后的图像由RGB图像转换为索引图像，这样既不会影响文

2、件所占空间又不会产生调色板带来的差距，图4.14显示了索引图像的水印嵌入过程。4.4声音的数字水印嵌入WAVE声音文件可以看作一个列向量。根据C-SVD方法，如果要在WAVE声音文件中嵌入数字水印，要将WAVE声音文件转换为二维矩阵，只有这样才能通过计算二维矩阵的相关系数判断水印存在与否。因此首先要将WAVE声音文件这个列向量转换为n阶方阵，不足的元素由0来填充。接下来的操作与图像的水印嵌入过程相同。然后将嵌入数字水印的方阵转换为列向量，并根据填充0的元素个数将列向量的最后几个元素去掉。图4.15显示了一个WAVE声音文件在嵌入数字水印前后的声音波形图。4

3、.4声音的数字水印嵌入从图中可以看出，WAVE声音的波形变动很小，人的听觉系统是无法分辨其间的差距的。MP3音乐风靡全球，深得人们的喜爱。那么如何保护MP3音乐作品的版权呢？可以对MP3音乐声音文件嵌入数字水印来实现其版权保护。方法为：将MP3音乐声音文件转化为WAVE声音文件，使用上面讨论的对WAVE声音文件嵌入数字水印的方法，再将WAVE声音文件转化为MP3音乐声音文件.这要求水印是健壮的，因为从WAVE声音文件转化为MP3音乐声音文件是一个有损压缩的过程。4.5数字水印的检测数字水印的检测成功与否非常关键，一个信号中的水印如果不能正确地被检测出来，那

4、么就失去了数字水印存在的意义。图4.16显示了数字水印的检测过程。设原图像为XP，被检测图像为XP’，数字水印的检测步骤如下：(1)将原图像进行小波分解，得到低频分量Ca(2)将被检测图像进行小波分解，得到低频分量Ca’(3)计算两个低频分量的差值W’=Ca-Ca’(4)由原图像得到原水印W(5)计算两个水印之间的相关系数(6)根据相关系数判定水印存在与否理论上讲，当被检测图像中包含数字水印时，其相关系数应该为1，反之则介于0、1之间。但是一般说来，实际信号经过传输中的噪声以及其它一些信息处理操作，都会发生或多或少的改变，因此这里判断出的相关系数很难达到1

5、或者是0。只能根据相关系数向1和0的趋近程度来判断是否存在数字水印。矩阵对相关性相当敏感，不相关的矩阵经过通常的变换计算出的相关系数非常接近于0，而相关矩阵即使经过一些变换其相关值也非常接近于1，这使得判别水印的存在状况有了依据。4.6数字水印检测结果的评测4.6.1参数d/n与б对数字水印的影响图像的小波系数水印改变量用

6、

7、(CA)

8、

9、来衡量，它受尺度参数σ控制。在数字水印的嵌入技术中除了初值之外还有两个参数极为重要：一个是d/n，另一个是б。W(CA)的随机性由参数d/n控制。图4.12给出σ及d/n对水印的影响。因此在加水印的过程中有必要对参数σ及d

10、/n进行合理的选择和测试。选择不同的参数，水印效果是不同的。测试结果如图4.17所示。d/n表示原矩阵被随机矩阵替代的列数。从图4.7中可以直观地看到d/n的值越接近于1，生成的水印随机性越强，反之则越象原图像。图4.18和4.19中的两个图分别显示了d/n=0.01和d/n=0.99时，选取连续的500个初值生成的水印与原水印之间相关系数的比较结果。其中选取的初值为1到500之间的整数，原水印的初值为200。从两个图的对比中可以看出当d/n越接近于1时，各初值生成的水印间的相关性越差，水印检测效果比较明显；当d/n接近于0时，各初值生成的水印间的相关性较

11、强，水印不易被准确检测出来。图4.20显示了500个初值的100组数据的比较结果。其中d/n的取值从0.01到1，每次递增0.01。从以上100组数据的变化规律以及前面的实验结果可以得到以下结论：d/n的值越趋近于0，其生成的数字水印越接近于原图像，不同初值产生的数字水印之间的相关性越强，水印的检测难度越大；d/n的值越趋近于1，其生成的数字水印越随机，不同初值产生的数字水印之间的相关性越差，水印的检测越准确。从理论角度分析，两个图像越相象，它们之间的相关性越强。当两个图像完全相同时，它们的相关系数为1；反之，两个图像越随机，它们之间的相关性越弱。当d/n

12、趋近于1时，随机矩阵取代了绝大部分原矩阵数据，因此生成的水印图像随