[发明专利]基于三维DCT感知哈希和混沌的体数据鲁棒多水印算法

摘要

本发明公开了一种基于三维DCT感知哈希和混沌的体数据鲁棒多水印技术，属于多媒体信号处理领域。本发明的步骤是：首先利用LogisticMap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，对体数据进行全局3D-DCT变换，选取前4×4×2个系数，再进行3D-IDCT变换，然后在反变换系数中提取感知哈希，并将多水印序列与该感知哈希值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使用三维DCT求取感知哈希值，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LogisticMap对提取的水印进行还原。

主权项

基于三维DCT感知哈希和混沌的体数据鲁棒多水印方法，其特征在于：基于3D‑DCT变换，选取前4×4×4个系数，再进行3D‑IDCT变换，然后在反变换系数中提取鲁棒的感知哈希函数，并将多水印序列与该鲁棒的感知哈希值相关联，实现了医学体数据多数字水印的抗几何攻击和常规攻击，该体数据多数字水印实现方法共分四大部分，共计八个步骤：第一部分是多水印的混沌置乱：利用LogisticMap性质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)；第二部分是多水印的嵌入：通过对多水印的嵌入操作，得到相应的二值逻辑序列Key^g(i,j)；3）通过对体数据进行三维DCT变换和反变换IDCT，得到原始体数据的一个鲁棒感知哈希值H(j)；先对原始体数据F(i,j,k)进行全局三维DCT变换，得到三维DCT系数矩阵FD(i,j,k)，在系数矩阵FD(i,j,k)中选取前4×4×2个系数FD₄(i,j,k)，再对选取出的系数矩阵FD₄(i,j,k)进行三维反DCT变换，得到反变换后的系数矩阵FID(i,j,k)，求取反变换后系数的平均值，通过将发变换系数与其平均值的减法操作和二值量化处理,得到体数据的感知哈希值H(j)主要过程描述如下：FD₄(i,j,k)=DCT3(F(i,j,k))FID(i,j,k)=IDCT3(FD₄(i,j,k))H(j)=BINARY(FID(i,j,k))4）利用密码学Hash函数性质和混沌置乱的多水印序列BW^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)⊕BW^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；第三部分是多水印的提取：通过二值逻辑序列Key^g(i,j)和待测体数据的鲁棒感知哈希值H’(j)，提取出多水印BW^g’(i,j)；5）对于待测体数据，按照步骤3）的方法，求出待测体数据的感知哈希值H’(j)；6）利用密码学Hash函数性质和存在于第三方的Key^g(i,j)，提取出多水印BW^g’(i,j)=Key^g(i,j)⊕H’(j)；第四部分多水印的还原；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)进行相关程度NC的计算，利用NC值来判别是否有水印嵌入。