基于Chebyshev混沌序列的數(shù)字圖像擴(kuò)頻水印算法

　　利用同一密鑰的混沌序列混沌序列對(duì)有意義的水印信息加擾擴(kuò)頻擴(kuò)頻實(shí)現(xiàn)雙重加密，再考慮人類視覺系統(tǒng)（HVS）的影響將水印加到宿主圖像小波變換的低頻系數(shù)中，提取時(shí)利用圖像復(fù)原方法實(shí)現(xiàn)盲檢測(cè)。通過仿真，比較PN序列和M序列，從峰值信噪比（PSNR）和歸一化相關(guān)系數(shù)（NC）的結(jié)果可知，該數(shù)字水印數(shù)字水印具有較好的安全性。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)字媒體（包括數(shù)字音頻、數(shù)字圖像和數(shù)字視頻）得到廣泛應(yīng)用，然而數(shù)字產(chǎn)品極易被非法拷貝和分發(fā)，如何進(jìn)行版權(quán)保護(hù)、確保信息安全已成為時(shí)代產(chǎn)權(quán)保護(hù)和認(rèn)證的核心問題。傳統(tǒng)的加密方法已不能很好地滿足版權(quán)信息的嵌入和控制等穩(wěn)健性要求，數(shù)字水印作為一種新型的數(shù)字版權(quán)保護(hù)和數(shù)據(jù)安全維護(hù)技術(shù)引起了人們的高度關(guān)注。數(shù)字水印是將版權(quán)標(biāo)識(shí)（水印信息）嵌入到數(shù)字媒體中，通過對(duì)水印的檢測(cè)和分析可以跟蹤數(shù)字產(chǎn)品拷貝的非法銷售和使用，從而保證數(shù)字信息的完整性、可靠性和安全性。為了增強(qiáng)水印的魯棒性和安全性，以保密性和隱蔽性等為特點(diǎn)的擴(kuò)頻技術(shù)被應(yīng)用到數(shù)字水印技術(shù)中，已成為研究熱點(diǎn)?；跀U(kuò)頻的數(shù)字水印算法水印算法，許多文獻(xiàn)都運(yùn)用了具有較好的自相關(guān)特性的M序列、Gold序列，但其互相關(guān)函數(shù)存在大量的尖峰脈沖，而且序列的數(shù)量有限。同時(shí)，為了獲得大量的不同隨機(jī)碼序列，必須對(duì)其產(chǎn)生的隨機(jī)二進(jìn)制序列進(jìn)行緩存。

　　據(jù)資料，目前很少有人將混沌序列直接用來調(diào)制有意義水印信息實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻水印。因此，本文提出了一種用Chebyshev混沌序列雙重加密的小波變換域數(shù)字圖像擴(kuò)頻水印算法，并給出了仿真實(shí)驗(yàn)。1 擴(kuò)頻數(shù)字水印模型　　擴(kuò)頻通信作為一種新的通信方式，以擴(kuò)展頻譜換取信噪比要求的降低，為了安全可靠通信，需要具有偽隨機(jī)編碼調(diào)制和信號(hào)相關(guān)處理的能力，其可行性和理論依據(jù)主要是從信息論中信息容量的仙農(nóng)（Shannon）公式引伸而來的。傳統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模型一般是由輸入信息的擴(kuò)頻編碼部分、含噪聲的信道和接收端的擴(kuò)頻解碼部分組成，而擴(kuò)頻數(shù)字水印從本質(zhì)上說也是一種擴(kuò)頻通信方式，即從水印的嵌入部分（擴(kuò)頻調(diào)制）向水印的檢測(cè)部分（擴(kuò)頻解調(diào)）傳輸有用信息，其基本模型。

　　從以上可知，擴(kuò)頻數(shù)字水印基本模型是由通信的傳統(tǒng)模型擴(kuò)展而來的，從通信角度看， 原始宿主圖像可以被認(rèn)為是具有一定帶寬的信道; 數(shù)字水印信息是欲傳輸?shù)男盘?hào)。這就為擴(kuò)頻通信及相關(guān)編碼技術(shù)在數(shù)字水印中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　2 混沌擴(kuò)頻序列

　　2.1混沌理論

　　一般而言，混沌是非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)所特有的一種運(yùn)動(dòng)形式?；煦邕\(yùn)動(dòng)是一種不穩(wěn)定有限定常運(yùn)動(dòng)，是確定性系統(tǒng)中存在的有序又無序的類似隨機(jī)性的過程，并且對(duì)初始值有極其敏感的依賴性。

　　目前，混沌仍沒有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)定義，已有的定義從不同側(cè)面反映了混沌運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。這里給出Devaney的混沌定義，該定義把混沌歸結(jié)為三個(gè)特征：不可預(yù)測(cè)性、不可分解性和具有規(guī)律性行為。具體為：設(shè)（X，ρ）是一緊致的度量空間，f：X→X是連續(xù)映射，稱f在X上是混沌的。如果：

　?。?） f具有對(duì)初值敏感依賴性：δ＞0，使х∈X，及x的鄰域N（x），總у∈N（x）及n≥0，使ρ（fn（x）， fn（y））＞δ。

　?。?） f在X上拓?fù)鋫鬟f：U和V為開集，且U和VX，k＞0，使fk（U）∩V≠Φ（如一映射具有稠軌道，則它顯然是拓?fù)鋫鬟f的）。

　?。?） f的周期點(diǎn)在X中稠密。

　　從定性和定量的角度來識(shí)別混沌系統(tǒng)的狀態(tài)方法通常有：直接觀測(cè)法、分頻采樣法、龐加萊截面法、贗相空間法、Lyapunov指數(shù)法等?，F(xiàn)在許多映射例如Chebyshev映射、Logistic 映射、Kent 映射在一定約束條件下都能進(jìn)入混沌狀態(tài)而產(chǎn)生混沌序列，并且序列具有較理想的相關(guān)特性 ，類似白噪聲性能，能夠滿足擴(kuò)頻通信中對(duì)偽隨機(jī)碼的要求。相對(duì)M序列和Gold序列，混沌序列原理上只要增加迭代次數(shù)，設(shè)定初始值和結(jié)構(gòu)參數(shù)，就可以提供數(shù)量眾多、非相關(guān)和長(zhǎng)周期的偽隨機(jī)碼。