[发明专利]基于三维DWT-DFT感知哈希和混沌的体数据多水印

摘要

本发明公开了一种基于三维DWT-DFT感知哈希和混沌的体数据多水印技术，属于多媒体信号处理领域。本发明利用Logistic Map生成混沌序列，利用混沌序列对水印进行置乱，然后进行水印的嵌入，对医用体数据进行全局3DDWT-DFT变换，选取前4×4×2个系数，再进行3D-IDFT变换，然后在反变换系数的实部中提取一个具有鲁棒的感知哈希值，并将该感知哈希值与嵌入的多水印相关联得到一串二值密钥序列，并将该二值密钥序列存于第三方；再通过对待测体数据进行三维DWT-DFT体数据的感知哈希值的提取，并与存于第三方的二值序列相关联来进行多水印的提取，最后利用Logistic Map对多水印进行还原。

主权项

基于三维DWT‑DFT感知哈希和混沌的体数据多水印，其特征在于：基于三维DWT‑DFT变换，选取前4×4×2个系数，再进行3D‑IDFT变换，然后在反变换系数的实部中提取一个鲁棒的感知哈希值，并将多水印图像与感知哈希值相关联，实现了医学体数据多数字水印的抗几何攻击和常规攻击，该体数据数字水印实现方法共分四大部分，共计八个步骤：第一部分是水印的混沌置乱：利用LogisticMap产生混沌序列对多水印进行置乱，得到混沌置乱的多水印BW^g(i,j)；1）由逻辑初始值x₀通过LogisticMap生成混沌序列X(j)；2）将混沌序列X(j)中的值按照从小到大的顺序排列，再根据X(j)中各个值排序前后的位置变化对多重水印像素的空间位置进行置乱，得到混沌置乱的多水印BW^g(i,j)；第二部分：水印的嵌入3）通过三维DWT‑DFT感知哈希算法，得到原始体数据的鲁棒的感知哈希值H(j)；先对原始体数据F(i,j,k)进行三维小波变换，得到逼近子图系数FA_L，再对逼近子图FA_L进行全局三维DFT变换，得到DWT‑DFT系数矩阵FF(i,j,k)，在系数矩阵FF(i,j,k)中选取前4×4×2个系数FF₄(i,j,k)，再对选取出的系数矩阵FF₄(i,j,k)进行三维反DFT变换，得到反变换后的系数，并取其实部FIF(i,j,k)，求取实部系数FIF(i,j,k)的平均值，然后将每个反变换后系数的实部与其平均值进行比较，进行二值量化处理，大于或等于平均值，记为1；小于平均值，记为0，得到体数据的感知哈希值H(j)；主要过程描述如下：FA_L(i,j,k)=DWT3(F(i,j,k))FF₄(i,j,k)=DFT3(FA_L(i,j,k))FIF(i,j,k)=IDFT3(FF₄(i,j,k))H(j)=BINARY(FIF(i,j,k))4）利用密码学Hash函数性质和多水印W^g(i,j)，生成含多水印信息的二值密钥序列Key^g(i,j)；Key^g(i,j)=H(j)⊕W^g(i,j)；保存Key^g(i,j)，下面提取多水印时要用到，通过把Key^g(i,j)作为密钥向第三方申请，以获得对原始医学体数据的所有权；第三部分：水印的提取5）求出待测体数据的感知哈希H’(j)；设待测体数据为F’(i,j,k)，然后按上述步骤3）类似的方法，求得待测体数据的感知哈希值H’(j)；FA’_L(i,j,k)=DWT3(F’(i,j,k))FF’₄(i,j,k)=DFT3(FA’_L(i,j,k))FIF’(i,j,k)=IDFT3(FF’₄(i,j,k))H’(j)=BINARY(FIF’(i,j,k))6）利用存在于第三方的二值逻辑密钥序列Key^g(i,j)和待测体数据的感知哈希值H’(j)，提取出水印W^g’(i,j)=Key^g(i,j)⊕H’(j)；第四部分水印的还原；7）由逻辑初始值x₀通过LogisticMap生成混沌序列X(j)；8）对混沌序列X(j)中的值由小到大进行排序，根据X(j)中各个值排序前后的位置变化，对提取的多重水印像素的空间位置进行还原，得到还原的多水印W^g’(i,j)；将W^g(i,j)和W^g’(i,j)进行归一化相关系数计算，来确定医学体数据的所有权。