自Android系统成为时代天骄,越来越多的Android通讯设备融入了人们生活,随之Android平台下通讯环境的安全性成为聚焦点,安全技术也需要在这一新的平台下寻求最佳方案。

一、数字水印的嵌入与提取

1、水印位置的选取

水印的嵌入位置除了要孝虑安全性还要考虑对载体质量的影响对同级小波变换后的图像,由多分辨率分析的思想可知,低频子带对图像是最为重要的,有损压缩、低通滤波、图像缩放等操作都不会对这一部分数据造成太大的影响,考虑到水印的鲁棒性,应将水印信息嵌入到图像频域分解后的低频子带为好。根据对HVS特性的研究可知考虑到水印的不可见性,水印应该尽量嵌入高频子带嘲。为了解决这一矛盾,又为了实现水印图像的盲检测,我们选择在载体低、高频分别嵌入水印的方案。

2、小波变换低、高频分量提取

分解算法:

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

{pk}k∈z,{qk}k∈z∈l2(z)分别为低通滤波器系数和高通滤波器系数;(Wk)j和(Sk)j-1为相似信号;是的细节信号。

3、低频水印嵌入

低频域水印嵌入在密钥设计时采用多次anrold置乱加密,具体步骤如下:

1)提取载体图像L级变换系数,作为小波系数;

2)对水印图像进行arnold置乱加密,对水印图像做M次arnold变换,即:

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

得到置乱后的水印图像。并进行I级Dbl分解;

3)水印嵌入:

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

f(p,q)为原小波系数,f(p,q)为嵌入水印后的小波系数;θ=1,2,3分别表示低频、水平、垂直和对角线方向的小波系数;a,b表示印嵌入的强度,取值要由具体的水印和原始图像决定,并要在水印的不可见性与鲁棒性之间权衡旧。

4、高频水印嵌入

高频域水印嵌入时采用基于正交水印向量的STDM技术,下面先介绍STDM技术具体做法,如图1所示。

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

s为水印向量,I为s的正交向量;H为s与I的和向量,Z为载体向量,“×”为向量的叉乘运算,“II*II2表示取L-2范数,D代表抖动量。XP是载体向量在水印向量上的投影,QDM根据需嵌入的水印信息Z去调制XP,得到世信息后与T-X向量加法合成即为嵌入水印后的图像Yo扩展变换抖动调制(STDM)是基于量化索引调制的一类改良技术,利用抖动调制基本逻辑门去调制载体在水印变换信息向量上的投影来嵌入水印阴。如下图, “O”和“×”分别代表按不同准则提取的载体信息特征点,Z代表水印的二值信息,为一个变化参量,可赋值0或1,Q0和Q1分别表示两组量化器。

在水印嵌入时,根据水印的位信息,抖动调制器使用QO和Q1选择将载体特征点量化到合适的特征点上去。如图2所示:

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

调制输出信号:

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

推导过程如下:

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

在水印检测时,接收器在接受到的信息;

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

其中抖动信号D必须与嵌入时完全一致,在加密解密过程中抖动量D作为密钥。检测时通过判断ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用的距离来提取水印信息位M。

二、实验结果与分析

鉴于小波技术现阶段比较成熟,本文主要针对高频域水印进行测试,作者选择一幅“荷花”的64×64的彩色图像做水印,将该水印图像嵌入到载体图像为256×256的“水果”彩图中。得到的嵌入水印后的图像经过搭建的特定Android平台传输后,在接收端提取出水印图像,并做了一下对含水印图像攻击后,得到的水印图像及相应的峰值信噪比PSNR和归'土化相关系NC数值。,下面将测试图像制表进行对比分析:

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

 

ANDROID平台通讯中STDM加密技术的应用

试验结果表明,该技术具有很好的透明性,且提取出水印峰值信噪比PSNR为37.706 0,隐蔽特性较好,提取出的水印和原始水印的相似度为0.973 2。相比于高斯噪声、椒盐噪声等,JPEG压缩攻击有非常好的鲁棒性。但对旋转攻击的鲁棒性太差,该技术有待于进一步改进。

小知识之STDM

又称异步时分多路复用。为了提高TDM系统的利用率,可以使用按需分配的技术,即根据用户需求动态分配时隙,以避免每帧中出现空闲的时隙.此时复用器传输的数据只来自正在工作的设备,这种动态分配时隙的工作方式称为统计时分复用(Statistical Time Division Multiplexing,STDM)。