基于BEMD的土家织锦数字水印加密算法

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1、Vol.35No.6Nov.2011江西师范大学学报(自然科学版)JOURNALOFJIANGXINORMALUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)文章编号：1000-5862(2011)06-0624-05基于BEMD的土家织锦数字水印加密算法李军，向长城，陈世强，李劲(湖北民族学院信息工程学院，湖北恩施445000)摘要：利用混沌映射生成从小到人顺序排列的混沌序列得到加密水印图像，对第一内蕴模态函数图像进行恥8分块的DWT变换，将加密水印嵌入到变换的矩咋小，再对产生的新矩阵进行2维经验模态分解逆变换得到加密的织锦图案.实验结果表明，该

2、算法能够提高水印加密图像的安全性和加密效果.关键词：2维经验模态分解；混沌序列；土家织锦；非物质文化遗产保护中图分类号:TP391-文献标识码：A0引言非物质文化遗产是一个民族对自身进行识别的重要特征，对苴保护已引起了国内外的广泛关注⑴.土家织锦是土家姑娘用一种古老的木腰机，完全用手工织成的手工艺术品.纹样朴素大方，色彩斑斓,具有浓郁的民族特色和很高的艺术价值，2006年6月被国务院列入我国首批518项国家级非物质文化遗产.近年来借助高效的数字化技术手段实现非物质文化遗产保护与发扬已经是一种发展趋势⑵.随着数字技术和互联网的发展，图像、音频、视频等形式

3、的多媒体数字作品纷纷在网络上发布，其版权保护与信息完整性保证逐渐成为迫切需要解决的一个重要问题.而数字水印(digitalwatermarking)技术因其独有的不可见性和鲁棒性，正成为一种越来越有效的版权声明技术而受到各方面的重视⑶.经验模态分解(empiricalmodedecomposition,EMD)是由N.E.Huang等⑷在1998年提出的自适应多尺度信号处理工具.该方法迅速在信号处理、水波研究中得到『广泛的应用.该方法能够较好地对非线性和非稳态的数据进行分析，具有比小波分析更好的空间和频率特性.1维EMD良好的描述信号的物理特性也能拓展

4、到对2维信号的分析.在2维信号处理领域,2维经验模态分解在图像分割、图像去噪、模式识别和图像压缩等方面的应用也正处在不断深入的研究过程中.J.C.Nuncs等在对图像纹理的捉取和图像滤波等方面采用了EMD思想⑸，葛光涛对2维经验模态分解的停止准则、算法的优化问题进行了研究⑹，并将其应用到数字图像压缩中.郑冇志等⑺利用BEMD分解后的内蕴模函数进行了Hilbert变换，采用区域融合规则对医学图像进行融合研究，捉取医学图像的特征.J.Taghia等将BEMD应用于图像水印⑻，其方法是将初始图像均匀分成若干块，毎块与欲加水印的大小相同，对图像的每一块和水印作

5、模态分解，得到若干模态，再在一定的规则下，用水印的模态图像块的模态加入水印.本文将BEMD运用到土家织锦图案水印锻入中，利用2维经验模态分解方法，然后利用混沌时间序列对水印进行加密，并选择一个模态对其进行水印嵌入，再将密印图像与其它子图像和残余图像组合得到含水印的织锦图案，算法不仅解决了水印易被发现的难题，同时也增加了嵌入的随机性，使得含水的织锦图案有很好的鲁棒性和安全性，嵌入的水印图像质量也有明显提高.1BEMD1.11维经验模态分解EMD方法作为1维信号分解的工具，对于图像分割、去噪、压缩等方面的应用具有较好的效果.EMD方法可以将非线性和非稳态信

6、号分解成频率由收稿日期：2011-09-16基金项目：国家社会科学基金(09XMZ045).湖北省自然科学基金(2010CDZ047,2011CDB088^湖北省教育厅课题(B20101909)资助项目.作者简介：李军(1972-),男，湖北利川人，副教授，硕士，主要从事计算机图形、图像及多媒体信息处理和非物质文化遗产保护数字化研究.625李军，等：廉于BEMD的土家织锦数字水印加帯韓法y)^r(x.y).高到低的有限个内建模函数(IMF).秋取IMF函数的过程称为筛选过程，它是一个迭代过程，便本征模态分址成为满足以下2个条件的函数或信号：(1)在整个

7、数据序列中，极值点的数就与过零点的数址必须相等或者至多相差一个；(2)在任何一点，由数据序列的局部极大值点确定的上包络线和由局部极小值点确定的下包络线的均值为冬，即信号关于时间轴局部对称.1.22维经验模态分解在2维信号分解算法上，可沿用1维EMD算法的思路对2维图像数据进行处理【9切・BEMD分解的算法步骤如下：(1)设置收敛准侧.标准方差SD或者分解层数.读入待分解的图像/(x,y),设IMF^y)为零矩阵，设置极值搜索区域领域大小为N;(2)若待解图像达到分解层数或者标准方差，则算法停止,否则，令/MF；(x,y)=/(x,刃-/呦・](儿刃，进

8、入下一步；(3)对图像进行极值点求解，找出区域极大值点集和区域极小值点集；(4)根据设置的对区