林虹虹
摘要:利用Bandelet變換實現(xiàn)數(shù)字圖像特征信息自適應(yīng)提取,對水印信息實現(xiàn)自適應(yīng)多級調(diào)制嵌入,強化了對特征信息的保護(hù)和恢復(fù),以及對檢測信號進(jìn)行進(jìn)一步的信息篩選。實驗結(jié)果表明,提出的數(shù)字水印特征多級嵌入調(diào)制及其檢測的研究方法,提高了水印圖像的恢復(fù)性和抗攻擊能力。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)調(diào)制 信息隱藏 Bandelet 數(shù)字水印
中圖分類號:TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)04(a)-0008-02
作為一種信息的技術(shù),信息隱藏綜合了諸多科學(xué)的理論、技術(shù),目前已經(jīng)被應(yīng)用于保護(hù)數(shù)字版權(quán)以及保密通訊中,信息隱藏技術(shù)以其優(yōu)越的特性開始受到關(guān)注并成為了信息科學(xué)安全中幾乎研發(fā)的重點。而為了實現(xiàn)信息隱藏,當(dāng)前技術(shù)研發(fā)重心便落到了基于小波變換的信息隱藏方法。
相較于Fourier,小波變換不但將局部化變換思想繼承下來,還進(jìn)一步予以拓展將頻變化同窗口大小的變化結(jié)合起來,從而靈敏的將局部奇異特征表現(xiàn)出來。但從采樣角度分析,在進(jìn)行多為信號的表示中,小波分析仍舊存在兩點問題。首先小波變換中平移不具備不變性;其次不能稀疏表示方向性奇異特征。隨著技術(shù)研發(fā)的不斷深入,國際專家針對小波轉(zhuǎn)換提出了創(chuàng)新性的尺度分析方式,即多尺度分析,又被稱作新型小波理論。
Bandelet變換由于具備自適應(yīng)處理設(shè)計各向異性的基函數(shù),通過各向異性基函數(shù)字典的建立、完善,從而稀疏表示圖像邊緣。文章從全興的角度對數(shù)字水印進(jìn)行研究,通過Bandelet變換,對圖像邊緣信息進(jìn)行稀疏表示。通過對水印特征信息的分析,從而設(shè)計出多級數(shù)據(jù)調(diào)制嵌入數(shù)字水印算法,該算法在特征信息嵌入過程中采用的隱藏策略不同于一般信息,確定算法后還需建立,相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,用以檢測識別水印特征級,從而對水印信息量進(jìn)行提升,加強數(shù)字水印檢測識別能力以及攻擊抗性。
1.理論研究
Bandelet是一組正交基,所以表示圖像時信息無冗余。它的自適應(yīng)策略使得可以用較少的Bandelet系數(shù)表示圖像在邊緣處的奇異性質(zhì),首先定義了一種能表征圖像局部正則方向的幾何矢量線;再對圖像的支撐區(qū)間S進(jìn)行二進(jìn)剖分S=OΩi,當(dāng)剖分足夠細(xì)時,每一個剖分區(qū)間Ωi中最多只包含圖像的一條輪廓線(邊緣)。對于包含輪廓線的局部區(qū)域,幾何正則的方向就是輪廓的切線方向。根據(jù)局部幾何正則方向,在全局最優(yōu)的約束下,計算區(qū)域Ωi上矢量場r(X1,X2)的矢量線。再沿矢量線將定義在Ωi上的區(qū)間小波以生成Bandelet基,從而能夠充分利用圖像本身的局部幾何正則性。所有剖分區(qū)域Ωi上的Bandelet的集合構(gòu)成了一組L2(S)上的標(biāo)準(zhǔn)正交基。構(gòu)造Bandelet變換的中心思想是定義圖像中的幾何特征為矢量場,而不是看成普通的邊緣的集合。矢量場表示了圖像空間結(jié)構(gòu)的灰度值變化的局部正則方向。
2.特征級數(shù)字圖像水印算法
雖然技術(shù)發(fā)展迅猛,但是當(dāng)前還并未有使用Bandelet變換從而多級隱藏檢測水印特征的技術(shù)。通過對Bandelet變換的分析,我們可以清楚了解到其性質(zhì),Bandelet變換將經(jīng)典小波變換中的諸多弊端解決掉了。并且基于Bandelet變換,水印圖像具備了稀疏表示能力,可以對幾何邊緣依照實際需要進(jìn)行稀疏表示,從而在檢測、提取水印特征信息中性能良好。
2.1分割幾何特征條件
對水印圖像的集合特征依照分割模型條件分割,分割后信源的局部數(shù)據(jù)通全局?jǐn)?shù)據(jù)之間通過分析信源信號聯(lián)合分布建立聯(lián)系。如此一來,圖像統(tǒng)計形式便成了Banddet變換模型?;诖?,分割后的圖像數(shù)據(jù)將局部與整體的特征統(tǒng)計以Bandelet變換數(shù)據(jù)鏈聯(lián)系起來。
2.2多級結(jié)構(gòu)的水印形式
文章以Bandelet變換系數(shù)分布、重要性的不同,提出了一種建立在Bandelet變換結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上的多級數(shù)據(jù)調(diào)制嵌入的信息隱藏實現(xiàn)方法。通過這種方式,可以將頻率不同但幾何方向、空間位置相同的系數(shù)歸為同組,并形成多級性樹結(jié)構(gòu)。該方式可以將圖像特征點不同的數(shù)字水印數(shù)據(jù)依照樹結(jié)構(gòu)的差異性分解為能量不同的向量基,從而依照不同的多級結(jié)構(gòu)節(jié)點生成水印信息,并保證其強度不同。
文章所論述的Bandelet變換系數(shù)深度為四級,其樹結(jié)構(gòu)的節(jié)點上子節(jié)點樹木一致,每一個節(jié)點上,多小波樹某子帶系數(shù)則由水印數(shù)據(jù)位移的向量基表示。
2.3多級調(diào)制嵌入數(shù)字水印數(shù)據(jù)