[发明专利]基于量子随机游走和离散小波变换的鲁棒图像水印方法

说明书

本发明公开了基于量子随机游走和离散小波变换的鲁棒图像水印方法，为了提高鲁棒性，选择在频域嵌入水印。离散小波变换的优势是其拥有较好的离散性与空间局部性；离散余弦变换将图像中的重要信息压缩，并集中分步在系数矩阵的左上方。SVD系数提供了高鲁棒性、视觉质量和数据有效载荷。将二级离散小波变换应用到载体图像上，在其高频系数HH2中完成的水印嵌入，以确保水印的鲁棒性并保持载体图像更好的视觉质量。在对载体图像进行2‑DWT后，对其进行分块，对每一个块作DCT操作，进一步将图像的主要能量进行了提取。为了尽可能的不影响视觉质量，本发明在交流系数中进行了水印的嵌入，是通过对其进行奇异值分解嵌入到该区块的奇异值中实现。

技术领域

本发明涉及信息安全领域，具体是水印安全技术，尤其涉及基于量子随机游走和离散小波变换的鲁棒图像水印方法。

背景技术

如今，数据信息的存储和安全传输是面临的一个重要挑战。密码学的出现为信息加密提供了便捷，但是加密算法一方面在受到攻击和破解后就没办法保护信息安全，另一方面也没有利用到信息本身的信号属性，于是信息隐藏技术出现了。信息隐藏也就是将要传递的秘密信息隐藏在一些传播载体中。秘密信息一般用密钥作进一步加密，即使攻击者获得了秘密信息，由于密钥的不确定性也无法将其解密，具有很好的安全效能。与密码学相比，它的优势在于在不影响载体自身价值的同时也进行了秘密信息的安全传输。

数字水印作为信息隐藏技术领域一个重要分支。水印即要传输的秘密信息，传播载体包括图像、音频、视频等。数字水印技术将水印嵌入到传播载体中，在不影响传播载体正常价值的同时达到了信息隐秘传播的目的。基于此，利用数字水印，可以实现版权保护、真伪鉴定、隐蔽通信等。与密码学相比，水印技术完全发挥了载体与水印本身的信号属性，且在传输过程中具有不可感知性，进一步增强了秘密信息的安全性。

水印算法有多种分类方法，根据秘密信息嵌入区域的不同，可分为两大类：基于空间域(即空域)的算法和基于频域的算法。空域算法通过将水印信息直接嵌入到载体图像的像素值中达到信息隐藏，计算复杂度低，但是水印信息容易受到各种攻击手段的影响。频域算法是将载体图像转化到变换域后进行的水印嵌入，虽然增大了计算复杂度，但是安全性得到了很大保证。在一些安全性为主的领域中得到了广泛的应用。其中离散小波变换(DWT)以其良好的时空特征属性在频域数字水印中获得了普遍的使用。

针对水印算法的性能，可以从不可见性(即不可感知性)和鲁棒性两个方面进行评价。不可见性是衡量载体图像与嵌入图像之间的区别。即，要查看的原始图像和带水印的图像之间有没有差异。鲁棒性是衡量水印图像抵抗各种信号处理技术或者攻击手段的能力。为了提高水印的鲁棒性和不可见性，结合各种数学变换，人们提出了多种混合水印方案。

但是现有的水印算法都存在一个问题，即鲁棒性与不可见性不能同时实现，在满足鲁棒性的同时，就必须降低嵌入量保证不可见性。本文拟提出一种方法在保证水印不可见性的同时也可以提高其鲁棒性。

水印技术面临的另一个安全问题是使未经授权的人无法读取到水印信息，即在嵌入水印之前对水印图像进行预置乱处理，从而进一步提高方案的安全性。一般来说，诸如Arnold变换和混沌加密之类的加密技术用于处理这个问题。但是这些方法的解密的难度较低。因此，有必要提出一种方法来使水印图像更加安全。

发明内容