[发明专利]基于小波变换和超混沌算法的函数数字水印加密系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种加密系统，尤其是涉及一种基于小波变换和超混沌算法的函数数字水印加密系统。

背景技术

随着数字媒体产品的应用越来越广泛，对于数字图像版权的保护也更具有现实意义。有效保护著作权人的权益和打击盗版现象，也变得越来越重要。数字水印是有效保护多媒体版权的重要方法之一，它是把代表数字媒体著作权人的特定信息、用户指定的标志或序列码等，按照一定的算法嵌入到被保护的作品中。在产生版权纠纷时，通过相应算法提取嵌入的特征信息，验证版权的所有权，从而保证作者的合法利益。

现有的数字水印加密系统中，加密算法主要包括空域和变换域两种方式：空域算法是将图像像素的低位修改嵌入水印，这样，容易受到最小位攻击，安全性能低；现有变换域算法是把图像经过变换后，通过修改变换域中的系数嵌入水印，如小波变换、离散余弦变换（DCT）、傅立叶变换等。当嵌入的水印信息比较多时,一般变换域水印要优于空域水印算法。与传统的密码算法相同,数字水印算法应该是公开的,其安全性依赖于算法的密钥，随着计算机技术的发展，密钥的位数也需要不断增加，因此对加密算法的要求也越来越高。

现有变换域算法中对于水印的嵌入，大部分是嵌入到变换的高频区域中，在进行低通滤波时，高频信息经常被滤去，恢复的水印效果较差。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种安全性能好，效率高，实现代价小的基于小波变换和超混沌的数字水印加密系统。

本发明的技术方案是：其包括以下组成部分：

（1）初始模块，即初始界面；

（2）加密点选择模块，用于选取水印嵌入的点，用户选择超混沌系统初值作为个人私钥，按照超混沌加密算法加密水印嵌入点，形成加密点序列，保存加密点序列；

（3）水印嵌入模块，用于将用户选择的个人水印嵌入到用户选择的待加密图像中；

（4）水印验证模块，用于在发生纠纷时，仲裁方根据用户提交加密点序列和个人私钥，验证版权归属。

所述步骤（3）中将用户选择的个人水印嵌入到用户选择的待加密图像中的过程中，图像的变换和逆变换采用Haar小波变换和逆变换。

所述步骤（4）中的个人私钥优选为2³²⁰bit，以利于提高安全性能。

在作者定义个人函数水印并保存水印文件后，采用本发明之数字水印加密系统的操作步骤为：首先，运行初始模块即初始界面，然后，执行步骤02，选择开始进入加密点选择模块；再次，作者通过加密点选择模块，选取水印嵌入的点，利用超混沌加密算法加密水印嵌入点，形成加密点序列，保存加密点序列；接着，作者读入待加密的图像和个人水印，然后通过水印嵌入模块把个人水印嵌入到待加密图像中，在把个人水印嵌入到待加密图像中，图像的变换和逆变换采用Haar小波变换和逆变换，保存加密后的图像，形成有作者水印的作品。最后，当发生版权纠纷时，作者提供加密点序列和私钥，仲裁方通过水印验证模块提取水印与作者要求保护的水印对比，依据两水印的相似度判定版权归属。

小波变换是用金字塔算法将图像分解为不同方向的子带，本发明中运用Haar小波变换分解作者图像，取分解为3级：首先对原图像进行一级小波变换产生一个低通子带图像和三个高通子带图像，cA1、cH1、cV1和cD1分别表示1阶小波变换后的低通图像、水平高频图像、垂直高频图像和对角线高频图像；然后对低通图像cA1进行2阶小波变换，得到cA2、cH2、cV2和cD2，cA2、cH2、cV2和cD2分别表示低通图像cA1的小波变换后的低通图像、水平高频图像、垂直高频图像和对角线高频图像；再对中低频图像cA2进行3阶小波变换得到cA3、cH3、cV3和cD3，cA3、cH3、cV3和cD3分别表示低通图像cA2的小波变换后的低通图像、水平高频图像、垂直高频图像和对角线高频图像；最后根据人们的视觉特性，将水印嵌入到中低频的第三级垂直方向图像cV3中，保证在低通滤波时提取水印的效果。

本发明之数字水印加密系统，按照超混沌加密算法加密水印嵌入点，所述超混沌加密算法为：其采用五维超混沌算法，用户A选取超混沌系统的初值作为私钥，产生五维混沌序列Y，并将Y的第二（Y2）和第五（Y5）维作为加密用序列，用户A按照本发明所述方法将选取的加密序列点嵌入到Y2和Y5中，A将Y2、Y5和私钥发给用户B；用户B接到信息后，利用私钥产生超混沌序列，对Y2、Y5解密得到明文。

为解决目前版权鉴定纠纷的困难，提供了作者加密图像作品的系统。