基于Shearlet变换的数字水印与信息安全.pdf

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1、基金项目学术探讨2015年第8期基于Shearlet变换的数字水印与信息安全122郭俊峰李静吴欣慧（1．安阳市公安局，河南安阳455000；2．安阳工学院，河南安阳455000）[摘要]互联网的发展促进了信息交换和资源共享，但版权侵犯、敏感信息的保密和安全等工作也遭遇了困难，同时，随着计算机处理能力的提高和完善，采用传统秘钥或公钥技术保护信息安全的能力越来越弱。数字水印技术是崭新的信息隐藏技术的重要方向，它将标识性信息隐藏在待保护信息中，可达到保护密级信息和判断信息被篡改等目的。本文针对盲检测数字水印技术，研究设计

2、了一种基于Shearlet变换数字水印算法，通过Matlab仿真，选取不同的攻击方式和强度对嵌入数字水印的信息进行攻击，并能进行性能评价。实验表明，基于Shearlet变换的数字水印技术具有良好的鲁棒性和不可见性，在信息安全中具有广泛的应用空间。[关键词]Shearlet变换；数字水印；信息安全中图分类号：TP309.7文献标识码：A文章编号：1008-6609(2015)08-0033-02向表达力强、可实现对信息细小特征提取的能力，设计了相1引言应的数字水印算法，并通过Matlab仿真实验，选取不同的攻随着计算

3、机技术和网络技术的发展，信息交换和资源共击方式、强度对水印进行攻击，对论文提出的水印技术做出享得到极大的便利，但是，随之而来的是个人、政府部门、军客观的性能评价。实验表明基于Shearlet变换的数字水印算队、公安、公司等非公开、密级、或产权保护信息的传输和保法有着良好的鲁棒性和不可见性[2-3]。存遭遇到极大的困难和挑战。信息安全技术以密码学为基2算法设计础，传统的秘钥或公钥技术需要不断增加秘钥长度来保证将数字水印算法包含两大部分：水印嵌入和水印提取，如文件加密成非法用户无法解读的密文，但随着计算机处理能图1所示

4、。力和速度的提高，传统方式已无法满足信息安全的需求。信息隐藏技术是信息安全技术领域的新方向，而数字水印是信息隐藏技术的重要研究内容，该技术将数字水印直接嵌入信息载体中，但不影响原载体的使用价值，且不易被人的知觉系统感知，只有通过专用的检测器或软件才可检测出该隐藏在载体中的标识性信息，从而达到传送密级信息或判断载体（a）水印嵌入框图是否被篡改等[1]。比如，公安部门可将保密文件隐藏在艺术作品中，降低被黑客攻击和破译的概率；影音文化领域，可在作品中加入版权标识信息，防止被盗版。因此，数字水印融合图像、多媒体、信息论、计

5、算机网络和通信等多个学科，在信息安全中具有广泛的应用前景。近年来，随着小波理论的不断发展完善，其在数字水印（b）水印提取框图方面也得到了广泛而深入的研究和应用。Shearlet（剪切波）图1数字水印嵌入和提取框图变换是小波变换的新发展，比小波的稀疏性能更佳，具有逆平移不变形和更强的方向性。论文主要针对基于Shearlet变图1a中，换的数字水印技术进行研究，利用Shearlet超小波变换在方（1）原始数据可为音频、视频、图像或文本等；数字水印——————————————作者简介：郭俊峰，男，河南安阳人，本科，工程师

6、，研究方向：计算机网络与信息安全。基金项目:河南省2014年科技攻关项目：“基于机器视觉的玉米考种参数自动采集技术研究”，项目编号：142102210232。-33-学术探讨基金项目2015年第8期可为序列号、图像、文本等任何形式的数据。其均值f'(x)。（2）Shearlet变换的分解。Shearlet变换本质上是复合伸论文采用Shearlet变换重构算法分为：子带重构和图像缩小波变换（compositedilationwavelettransform）的一种特重构。首先将分解的子图进行方向局部化反变化，对不同尺

7、例，它通过对基函数进行缩放、剪切和平移等操作生成Shear-度下的子带分别重构得到相应的高频系数，将其叠加得到重let函数，从而精确地描述二维图像等信息的几何结构。如，构后的高频系数；其次，对分解后的低频系数与高频系数按伸缩操作DM由式（1）表示，平移操作Tt由式（2）式表示，位置合成，最终得到重构后图像。-1/2-1DMψ(x)=

8、detM

9、ψ(Mx),M∈GLd(R)（1）（5）带水印图像是指嵌入水印信息后的图像。Ttψ(x)=ψ(x-t),t∈R（2）图1b为数字水印的提取框图，待检测的数字水印可能受2(Rd

10、)，GL(R)表示实数域R上的d维可逆矩阵过有意或无意的攻击，在进行水印信息提取时，需根据嵌入其中ψ∈Ld群。则给定抛物线尺度矩阵Aa和剪切矩阵Ss，则连续算法应用或不应用原始图像或原始数字水印进行水印恢复，Shearlet系统SH(ψ),ψ∈L2(R2)，可由式（3）表示：而恢复的数字水印可与原始水印进行相似度或可信度对比，SH(ψ)={ψ=TDDψ:a>