基于Chebyshev混沌序列的數(shù)字圖像擴頻水印算法

　　利用同一密鑰的混沌序列混沌序列對有意義的水印信息加擾擴頻擴頻實現(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，提取時利用圖像復原方法實現(xiàn)盲檢測。通過仿真，比較PN序列和M序列，從峰值信噪比（PSNR）和歸一化相關系數(shù)（NC）的結果可知，該數(shù)字水印數(shù)字水印具有較好的安全性。

　　隨著網(wǎng)絡通信技術迅猛發(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）得到廣泛應用，然而數(shù)字產(chǎn)品極易被非法拷貝和分發(fā)，如何進行版權保護、確保信息安全已成為時代產(chǎn)權保護和認證的核心問題。傳統(tǒng)的加密方法已不能很好地滿足版權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)字版權保護和數(shù)據(jù)安全維護技術引起了人們的高度關注。數(shù)字水印是將版權標識（水印信息）嵌入到數(shù)字媒體中，通過對水印的檢測和分析可以跟蹤數(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。為了增強水印的魯棒性和安全性，以保密性和隱蔽性等為特點的擴頻技術被應用到數(shù)字水印技術中，已成為研究熱點?；跀U頻的數(shù)字水印算法水印算法，許多文獻都運用了具有較好的自相關特性的M序列、Gold序列，但其互相關函數(shù)存在大量的尖峰脈沖，而且序列的數(shù)量有限。同時，為了獲得大量的不同隨機碼序列，必須對其產(chǎn)生的隨機二進制序列進行緩存。

　　據(jù)資料，目前很少有人將混沌序列直接用來調制有意義水印信息實現(xiàn)擴頻水印。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)字圖像擴頻水印算法，并給出了仿真實驗。1 擴頻數(shù)字水印模型　　擴頻通信作為一種新的通信方式，以擴展頻譜換取信噪比要求的降低，為了安全可靠通信，需要具有偽隨機編碼調制和信號相關處理的能力，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)擴頻通信系統(tǒng)的標準模型一般是由輸入信息的擴頻編碼部分、含噪聲的信道和接收端的擴頻解碼部分組成，而擴頻數(shù)字水印從本質上說也是一種擴頻通信方式，即從水印的嵌入部分（擴頻調制）向水印的檢測部分（擴頻解調）傳輸有用信息，其基本模型。

　　從以上可知，擴頻數(shù)字水印基本模型是由通信的傳統(tǒng)模型擴展而來的，從通信角度看， 原始宿主圖像可以被認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?。這就為擴頻通信及相關編碼技術在數(shù)字水印中的應用奠定了基礎。

　　2 混沌擴頻序列

　　2.1混沌理論

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

　　目前，混沌仍沒有一個統(tǒng)一的數(shù)學定義，已有的定義從不同側面反映了混沌運動的性質。這里給出Devaney的混沌定義，該定義把混沌歸結為三個特征：不可預測性、不可分解性和具有規(guī)律性行為。具體為：設（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上拓撲傳遞：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，則它顯然是拓撲傳遞的）。

　?。?） f的周期點在X中稠密。

　　從定性和定量的角度來識別混沌系統(tǒng)的狀態(tài)方法通常有：直接觀測法、分頻采樣法、龐加萊截面法、贗相空間法、Lyapunov指數(shù)法等。現(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特性 ，類似白噪聲性能，能夠滿足擴頻通信中對偽隨機碼的要求。相對M序列和Gold序列，混沌序列原理上只要增加迭代次數(shù)，設定初始值和結構參數(shù)，就可以提供數(shù)量眾多、非相關和長周期的偽隨機碼。