版权水印范文（精选6篇）
版权水印 第1篇
但作为版权保护技术, 大部分水印技术均是针对文本、图像、视频等多媒体信息设计的, 并未涉及陶瓷名人名作这种特殊载体, 其主要原因有以下两方面: (1) 陶瓷载体需要通过传统的工艺烧制而成, 此过程可能导致水印信息遭到破坏, 而目前没有针对此类攻击的水印算法。 (2) 陶瓷图案尤其是名家作品一般由手工绘制, 其观赏价值和收藏价值颇高, 水印的嵌入过程不能改变作品的内容和欣赏效果, 因而无法像数字多媒体信息一样进行可控、规律的微调以实现版权信息嵌入。
为此, 文中提出一种全新的技术框架, 将水印信息以陶瓷花纸的形式附在名人名作上。如今绝大部分的陶瓷花纸设计都是借助电脑完成的, 所以将水印嵌入安排在花纸的前期画稿设计阶段, 可以方便地修改其电子版以实施水印信息的嵌入, 然后通过花纸的制作、烧制等过程最终转嫁至陶瓷名人名作之中以实现对陶瓷名人名作的版权保护。
1 陶瓷花纸特点和生产工艺
陶瓷花纸是用于装饰陶瓷的特种印刷品, 常用于日常生活中的餐具、茶具、文具、花瓶、花钵、瓷板等陶瓷制品上, 如花卉、小鸟、人物、山水等花纹图案都是用陶瓷贴花纸彩饰而成, 如图1所示。用其对陶瓷进行深加工, 是满足人们的审美要求, 使陶瓷产品升值增辉的关键步骤。陶瓷贴花纸就是按陶瓷器皿造型设计的图纹画稿, 经分色制版, 把用陶瓷颜料配制的油墨, 印刷在特制的承印纸张或塑料薄膜上, 再转贴到陶瓷表面, 经高温煅烧, 形成晶莹光亮、色彩鲜艳、附着牢固的精细画面, 达到给陶瓷装饰的效果。
1.1 陶瓷花纸的分类及其特点
陶瓷花纸按烤花温度可分为: (1) 釉上贴花纸 (800～850 ℃) 。 (2) 秞中彩贴花纸, 也称高温快烧花纸 (1 060～1 250 ℃) 。 (3) 釉下贴花纸 (1 280～1 350 ℃) 。
按承印衬纸可分为: (1) 大膜贴花纸。衬纸约是180 g/m2木浆纸, 通过热压贴膜法在其表面粘贴了一层PVC薄膜, 将溶于乙醇中的聚乙烯醇缩丁醛 (PVB) 溶液, 涂布在上述底纸上, 称为大膜贴花纸。 (2) 小膜贴花纸。用吸水性能较强的120～180 g/m2照相原纸, 表面涂有一层水溶性胶层, 在胶层上印刷花纸图纹, 最后用丝网印刷方式, 在花纹上覆盖一层聚甲基丙烯酸酯溶液组成的封面油, 干燥后形成膜薄称为小膜贴花纸。 (3) 釉下贴花纸。用水溶性的调墨浆料贴花纸图纹印在一张极薄的棉丝纸上, 称釉下贴花纸。
按印刷方法可分为: (1) 平版印刷 (胶印) 贴花纸。 (2) 丝网版印刷贴花纸。 (3) 凹版印刷贴花纸。
最为广泛使用的是丝网版印刷的贴花纸。3种陶瓷贴花纸的特点, 如表1所示。
1.2 陶瓷花纸生产工艺
陶瓷贴花纸属印刷产品, 其生产工艺分为印前、印中和印后3部分。所谓印前部分, 包括画稿设计分色、激光成像出底板胶片、晒版、打样;印中包括纸张加工、陶瓷颜料油墨配制、印刷;印后包括检验、整理、包装。主要特点在4个方面: (1) 使用的陶瓷颜料是无机颜料, 有一定颗粒度, 不溶于印刷油墨中, 只是混合于油墨中。 (2) 承印载体也是特制的, 是表面涂布了一层水溶胶小膜衬纸, 或热压PVC的衬纸上, 涂布一层PVB膜的大膜纸。 (3) 以专色套印为主, 以四色叠印为辅。 (4) 产品印成后, 须转帖到陶瓷上, 经过800 ℃以上高温的烧烤后才能呈色。虽然这是极为特殊的印刷产品, 但其印刷图纹与一般彩色印刷品相同, 也是由网点、线条和实块组成。
2 基于陶瓷花纸的版权保护方案
将基于数字多媒体数据的版权保护技术——数字水印技术应用于传统的陶瓷生产制造工艺之中, 以实现对陶瓷这种特殊载体的版权保护。其技术方案包含两大功能模块:版权信息嵌入模块和版权信息提取与论证模块。版权信息嵌入模块实质为, 根据版权信息内容微调陶瓷的修饰图案, 以达到信息嵌入的目的。然而非同于多媒体数据, 陶瓷图案是通过手工绘制而成, 因此无法准确地根据版权信息实施可控、规律的微调。为解决此难点, 文中结合陶瓷的整体生产工艺并开发出一种基于陶瓷花纸的版权保护方案。
2.1 版权信息嵌入模块
首先根据作者的意图可任意设计版权信息内容, 如作者姓名、签名、陶瓷编号等。其主要目的是证明作品的版权所属。该信息将在水印提取后的版权鉴别中起作用。然后将版权信息嵌入至陶瓷花纸的最初设计电子版中, 生成含水印的电子版花纸。将含水印的电子版花纸按照分色、出片、晒版、打样、印刷等花纸制作过程生成高精度纸质版花纸。最后将含水印的纸质版花纸同大师的手绘艺术作品一起回炉进行中温 (300～500 ℃) 烧制使得含水印花纸的图案转移至陶瓷之上。其版权信息嵌入模块流程如图2所示。
2.2 版权信息提取和论证模块
版权信息的提取和论证模块是对由上述保护的陶瓷进行版权甄别。首先通过高精度扫描仪将陶瓷之上的花纸图案扫描至计算机中, 再根据相应的水印提取算法, 从扫描图像中提取版权信息 (水印) 。最后对比版权信息内容判定该件陶瓷是否侵权, 以达到版权论证的功能。其版权信息提取和论证模块如图3所示。
上述过程给出了将数字水印技术应用于陶瓷生产工艺之中的整体技术框架。版权信息被嵌入至陶瓷花纸的电子版中并通过花纸的制作、烧制等过程最终转嫁至陶瓷之中, 以实现对陶瓷的版权维护。在此之前关于陶瓷版权保护的研究多集中在法律、法规和行政手段等方面, 因此无法从源头上有效遏制盗版现象。
3 结束语
根据陶瓷与多媒体数字载体的不同, 将版权信息以陶瓷花纸的形式附在陶瓷名人名作上, 并提出一种基于陶瓷花纸的版权保护方案, 可以有效地保护陶瓷作品的版权。后续工作将围绕能够抵抗花纸制作——花纸图像扫描、花纸回炉烧制变色等攻击的鲁棒水印嵌入和提取算法研究展开。
参考文献
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版权水印 第2篇
关键词：数字水印；信息泄露；版权保护；分析框架；安全性；
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-7712（2012）20-0062-01
一、引言
随着技术的创新，多媒体技术更是有着潜在的发展空间，人们通过交流对其的认知也有了一定的深度和广度，其中隐藏的安全性问题日益暴露，而数字图像作为主要的传输媒体所面临的问题尤为突出，在其用数字图像表示的过程当中，虽有易于修改，无损复制等优点，但同时却频繁提供与原创同样精美的复制品，使得原著作权被侵犯，甚至数据信息被泄密等等。还有，早期数字水印技术在保护版权方面已经得到广发的应用，主要致力于水印特性的研究，学者们曾一度以为只要能满足水印不被一些常规的处理方式删除加之与原创感知相似，就满足了实际需求达到安全标准。结果经实践证明，单一的研究水印的鲁棒性并不具备足够的实力去应对未来的挑战，安全性问题也应该得到重视。
二、数字水印的基本特性和分类
（一）数字水印的基本特性
数字水印是指将某些数字信息添加到多媒体数据来保护版权。而水印技术就是对数字产品版权保护和数据安全维护中发挥着主要的作用，是信息隐藏技术研究领域中一个重要的分支，而一个完整的数字水印必须具备以下几点：
1.鲁棒性。数字水印必须对信号处理有着很强的鲁棒性，能在多种有意无意的信号处理之后仍保持水印的完整性和鉴别的准确性。
2.不可感知性。数字水印的存在并不妨碍和破坏数字产品的欣赏价值、使用价值和商品价值。
3.抗攻击性。主要体现在面对恶意的破坏和攻击既能承受合法的信号失真，还抗击试图去除水印的破坏处理。
4.安全性和可靠性。水印一般隐含在多媒体内容当中，没有经过授权不能检测出水印。
（二）数字水印的分类
1.按用途分类：票据防伪、版权保护、篡改提示和隐蔽标识水印；
2.按水印所附载的媒体划分：图像、音频、视频、文本水印等；
3.按检测过程划分：盲水印和明文水印；
4.水印隐藏的位置划分：为时域数字水印和频域数字水印。
5.按内容划分：有意义水印和无意义水印；
三、数字水印的工作原理
数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，不影响其价值和使用。为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数字水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强，在水印的嵌入、提取时采用一种密钥，甚至几种密钥联合使用.给出水印的嵌入和提取方法如图示：
四、结论
数字水印是一个相当新的技术，所以我们对数字水印未来的研究展望：多重水印信息嵌入被保护的数字媒体；基于数字水印和移动代理技术的数字版权管理系统性能的提高：可靠性，实时性等。目前其它的数字水印技术，如对基于图形、矢量图和动画等媒体的数字水印技术研究得比较少。
参考文献：
[1]王颖，黄志蓓.数字水印[M].北京：电子工业出版社，2003.
[2]郝文化.Matlab图形图像处理应用教程[M].北京：中国水利水电出版，2004.
数字水印与数字作品版权保护的研究 第3篇
随着因特网的高速发展和广泛的应用, 数字作品在因特网中扮演的角色也越来越重要, 它将人们引入了一个崭新的世界。对于数字作品而言, 数字化后的数据显然比传统时代的数据更具优势和吸引力, 比如便于编辑、储存、发布和共享。然而, 数字作品广泛应用的同时, 非法盗版和恶意攻击等引起的版权纠纷问题也造成了巨大的损失。在电影市场方面, 每年播出国产电影约5万部次, 其中90%以上是盗版, 经济损失高达140亿人民币。在软件市场方面, 盗版率达到90%, 经济损失高达190亿人民币。如此巨大的损失, 使得有效的版权保护技术成为一个迫在眉睫的现实问题。
数字作品的保护通常分为版权保护和认证保护。目前, 针对于版权保护主要采用的是数字版权加密保护技术 (DRM, 英文全称Digital Rights Management) , 该技术对数字作品的保护只局限在加密通信的信道中, 一旦被攻击者解密, 数字作品则毫无安全可言, 由于DRM对数字作品版权保护的局限性, 微软、苹果、环球唱片等公司已经陆续宣布放弃使用该技术。而密码学对数字作品的认证保护也存在局限性, 比如密码学中的认证方法不允许一个比特的改变, 但往往数字作品需要容忍一定程度的失真。
近些年, 一种新的数字作品版权保护技术应运而生--数字水印。数字水印技术是一项用于标识所有权、跟踪、使用、保证合法授权访问、阻止非法复制和对内容进行认证的关键技术。它被誉为数字作品版权保护的“最后一道防线”, 日益成为国际上非常活跃的学术研究领域。
数字水印的原理
数字水印是将具有特定意义的标识信息, 利用嵌入算法直接嵌入数字作品中, 且不影响原载体的使用价值, 也不容易被探知和再次修改。但可以被版权所有者识别和辨认。通过这些隐藏在数字作品中的标识信息, 可以达到版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信的目的。
数字水印的基本框架
完整的数字水印系统包含水印嵌入系统 (如图1) 和水印检测系统 (如图2) 。水印嵌入系统是将原始水印W嵌入原始作品I中。水印检测系统是提取出水印W或者检测水印是否存在。
数字水印的特点
鲁棒性:是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后, 数字水印仍能保持部分完整性并能被准确鉴别。
隐蔽性:数字水印应是不可知觉的, 而且应不影响被保护数据的正常使用。
安全性:数字水印的信息应是安全的, 难以篡改或伪造。
密钥惟一性:不同密钥应产生不等价的水印。
数字水印的常见算法
最低有效位算法
最低有效位算法 (LSB) 是最典型的空域算法, 也是第一个数字水印算法。LSB算法使用特定的密钥通过M序列发生器产生随机信号, 然后按一定的规则排列成2维水印信号, 并逐一插入到原始图像相应像素值的最低几位。由于水印信号隐藏在最低位, 相当于叠加了一个能量微弱的信号, 因而在视觉和听觉上很难察觉。这可保证嵌入的水印是不可见的。但是由于LSB算法的鲁棒性差, 水印信息很容易为滤波、图像量化、几何变形的操作破坏, 所以现在已经很少采用LSB算法了。
Patchwork算法
Patchwork算法随机选择N对像素点 (ai, bi) , 然后将每个ai点的亮度值加1, 每个bi点的亮度值减1, 这样整个图像的平均亮度保持不变。适当地调整参数, Patchwork方法对JPEG压缩、FIR滤波以及图像裁剪有一定的抵抗力, 但该方法嵌入的信息量有限。为了嵌入更多的水印信息, 可以将图像分块, 然后对每一个图像块进行嵌入操作。
变换域算法
变换域算法中, 大部分水印算法采用了扩展频谱通信技术。该算法即使当水印图像经过一些通用的几何变形和信号处理操作而产生比较明显的变形后仍然能够提取出一个可信赖的水印拷贝。该类算法的隐藏和提取信息操作复杂, 隐藏信息量不能很大, 但抗攻击能力强, 很适合用于数字作品版权保护的应用中。
压缩域算法
基于JPEG、MPEG标准的压缩域数字水印系统不仅节省了大量的完全解码和重新编码过程, 而且在数字电视广播及VOD (Video on Demand) 中有很大的实用价值。相应地, 水印检测与提取也可直接在压缩域数据中进行。针对MPEG-2压缩视频数据流的数字水印方案就是典型的一例。
NEC算法
NEC算法在数字水印算法中占有重要地位, 其实现方法是, 首先以密钥为种子来产生伪随机序列, 该序列具有高斯N (0, 1) 分布, 密钥一般由作者的标识码和图像的哈希值组成, 其次对图像做DCT变换, 最后用伪随机高斯序列来调制 (叠加) 该图像除直流 (DC) 分量外的1000个最大的DCT系数。该算法具有较强的鲁棒性、安全性、透明性等。
生理模型算法
利用视觉模型的基本思想均是利用从视觉模型导出的JND描述来确定在图像的各个部分所能容忍的数字水印信号的最大强度, 从而能避免破坏视觉质量。这一方法同时具有好的透明性和强健性。
基于数字水印的数字作品版权保护的应用
1、版权保护
数字作品版权保护的应用是数字水印最重要的应用领域。随着互联网的不断发展, 数字作品的应用也越来越广泛, 但其易于修改、复制的特点使数字作品版权受到了极大的威胁。版权所有者把标志信息嵌入到数字作品中, 这样既不损害原作品, 又达到了版权保护的目的。
2、内容认证
认证和完整性校验有点在于认证内容是密不可分的, 因而简化了处理过程。当对嵌入水印的数字内容进行检验时, 必须用唯一的与数据内容相关的密钥提取水印, 然后通过检验提取出的水印完整性来检验数字内容的完整性。
3、数字指纹
版权所有者向分发给每个用户的拷贝中引入一个唯一的“指纹”, 并保存售出拷贝中对应指纹与用户身份的数据库, 那么将来发现被非法再分发的数字产品时, 发现者可以通过检测其中的“指纹”来跟踪该数字产品的原始购买者。
4.拷贝保护
在封闭系统中, 要实现拷贝保护是可行的, 可以利用数字水印来指示数据的拷贝状态。一个典型的例子是DVD系统, 其数据中包含嵌入水印的拷贝信息, 一个相应的DVD系统对含有“拷贝一次”水印的数据可以被拷贝, 但接下来的连续再拷贝则被禁止。
5.隐蔽通信
网络情报站是信息战的重要组成部分, 因此引起了国家的高度重视。其方法是利用公用网络进行保密数据传送。目前, “文件加密”是常用的方法, 但是经过加密的文件往往是混乱无序的, 容易引起攻击者的注意。网络多媒体技术的广泛应用使得利用公用网络进行保密通信有了新的思路, 利用数字化声像信号相对于人的视觉、听觉冗余, 可以进行各种时 (空) 域和变换域的信息隐藏, 从而实现隐蔽通信。
研究展望
近些年来, 数字水印技术日益成为国际上非常活跃的学术研究领域。但数字水印在实际应用中还存在着许多问题未解决, 不过随着进一步的研究, 数字水印技术必将越来越成熟。其未来的研究方向大致有如下几点: (1) 算法的研究:研究鲁棒性更好的算法是数字水印技术的重点研究方向。 (2) 数字水印与数字加密等技术的综合应用的研究:数字水印技术同样存在着局限性, 若需构建强大的数字作品安全保护体系, 必须加大对数字水印技术与数字加密等技术的综合应用的研究。 (3) 基于多小波变换的水印嵌入方法的研究:目前大多都是在单小波变换域中嵌入水印, 如何利用多小波的良好性质, 结合视觉特性, 在图像数据中嵌入水印是目前研究的重要课题。 (4) 网络应用的研究:对于实际网络环境下的数字水印技术的应用, 应重点研究数字水印的网络快速自动验证技术。
结束语
本文从数字作品版权保护引出了数字水印技术, 综述了数字水印的原理和基本框架, 并具体阐述了数字水印的常见算法和应用, 最后对数字水印提出了研究展望。我们相信, 随着数字作品的广泛应用以及人们对版权保护的意识逐渐提高, 数字水印技术必将成为数字作品版权保护最有利的武器。
参考文献
[1]李炳法等, “数字作品版权保护协议及其应用”, 《计算机应用研究》, 2004, 2:189~191.
[2]施鹏飞等, “数字水印技术的研究”, 信息与控制, 2000.
版权水印 第4篇
数字水印是一种有效的数字产品版权保护技术,近年来数字水印技术取得了很大的发展。与图像和视频水印技术相比,数字音频水印系统面临着更大的挑战。一方面是因为人类的听觉系统HAS(human auditory system)对随机噪声十分敏感,使可以嵌入的水印数据量非常有限;另一方面在互联网上可以自由得到众多的音频编辑工具对数字音频的结构进行修改,对水印的生存构成很大的威胁。
1 数字音频水印的原理及应用
1.1 数字音频水印的原理
数字音频水印技术就是在不影响原始音频质量的条件下向其中嵌入具有特定意义且易于提取的信息的过程。水印信息与原始音频数据紧密结合并隐藏其中,通常是不可听到的,而且能够抵抗一般音频信号处理和盗版者的某些恶意攻击,从而保护数字产品版权或完整性,确保版权所有者的合法权益。数字音频水印技术的框架如图1所示。
水印嵌入算法利用密钥把水印嵌入到原始音频信号中,得到隐秘载体。水印提取算法利用相应的密钥从隐秘载体中检测或恢复出水印,没有解密密钥,攻击者很难从隐秘载体中发现和修改水印。
1.2 数字音频水印的主要应用领域
数字音频水印最初的开发目的是解决数字音频媒体的版权保护问题,在实际的研究中,其应用领域远远超出了版权保护,具体包括:
1) 版权保护。数字音频作品所有者将水印嵌入原始载体中。在该作品被盗版或出现版权纠纷时,利用从作品中提取的水印信息,可以保护所有者的权益。
2) 内容认证。利用数字音频水印进行完整性校验可检测出数字音频作品是否被修改。
3) 广播监视。在数字广播节目的内容中,嵌入标记广播电台的数字水印信息,通过监测设备的实时检测,可判断节目内容的来源,防止广播电台之间的侵权行为。
4) 数字指纹。数字音频作品的出版人可以将不同用户的ID(数字指纹)嵌入到音频作品中,一旦发现未经授权的拷贝,可以根据此拷贝恢复出的指纹确定它的来源。
5) 非法拷贝防护。在音频录/放设备工作时,检查音频作品上是否有水印存在,以决定该数字音频作品应不应该被录/放,达到拒绝非法拷贝音频作品的流行和使用。
6) 安全隐蔽通信。发送者将秘密信息作为水印嵌入到公开的音频中,只有指定的接收方才能提取出其中的水印信息,实现秘密信息的安全传输。
2 数字音频水印的算法分类
在数字音频水印中,大部分数字音频水印算法利用音频信号的冗余信息和人类听觉系统(HAS)的特点来嵌入数字水印,常用的数字音频水印算法有以下几种。
2.1 基于时间域算法
时间域算法在时间域上将水印直接隐藏入数字音频信号。时间域水印算法的关键是水印嵌入的位置,为了使嵌入的水印有更好的稳健性,水印的嵌入位置要充分利用人类听觉系统的特点。典型的时域嵌入方法是最低比特位LSB方法,通过把每个采样点的最低比特位用一个水印比特来代替,可以把大量的数据植入到音频信号中。这种方法的主要缺点是顽健性较差,如果不采用冗余技术,则水印信息很容易被噪声、重采样等所破坏,实用价值不大。文献[1]提出了基于音频段能量量化的时域水印嵌入和提取方案,水印提取无需原始音频参与。该算法的主要思想是根据即将嵌入的水印位对音频段的能量进行量化调制,以一定的比例修改音频段各采样点的幅值使此段能量变化为量化后的值。文献[2]提出把音频信号划分为若干个包含相同采样点的段,每一段划分为若干个包含相同采用点的节,对每段前二节的能量进行比较,结合水印信号及HAS的掩蔽特性,采取不改变和缩小音频信号能量的方法,在数字音频中嵌入水印。
2.2 基于频率域算法
频率域算法利用对某一帧信号频域系数的修改被扩散到该帧所有的时域采样点,而且,如果水印的频域嵌入只影响频域系数的幅度,检测/提取水印时可不要求水印信号的精确同步。常用频率域方法有DFT、DCT、小波变换和KLT等。文献[3]提出了基于FFT的水印加入技术,通过对原始音频信号分段进行快速傅里叶变换量化幅度加入水印,水印的提取通过量化后的幅度所属的区间来判断。文献[4]提出将二维数字水印(灰度图像)编码成一维二进制序列并进行随机置乱,再对数字音频信号进行分段处理并依据人类听觉系统(HAS)择段作离散余弦变换(DCT),最后在DCT域内通过修改中高频DCT系数完成水印信息的自适应嵌入。文献[5]提出一种基于特征点(信号短时平均幅度从低向高改变程度最大的点)检测的水印算法。该算法利用特征点的检测进行水印嵌入点的准确定位,应用离散余弦变换进行水印的嵌入。文献[6]提出一种基于离散余弦变换及奇异值分解的数字音频水印算法。该算法首先对二值水印图像进行奇异值分解求出奇异值,求出对角矩阵S,取其对角元素值,然后对音频信号进行离散余弦变换,将其分段并求出水印嵌入点,再对S的对角元素进行基于音频信号频率性质的调制处理,将经过调制的水印信号嵌入到音频信号变换域系数的幅值上。文献[7]提出了一种基于DWT变换域的数字音频水印算法。该算法对小波变换系数采取模2取余方法作为数字水印嵌入策略,嵌入水印时选取的是小波低频系数,具有较强的不可感知性。文献[8]提出了基于局部极值点的音频盲水印算法。该算法充分利用了离散小波变换的多分辨率特性,在小波变换的细节部分搜索局部极值点,通过修改局部极值及其相邻点的幅度值,实现水印的嵌入。
2.3 基于扩频技术算法
Tirkel和Osbomells首先将扩频技术引入水印中,使得水印技术可以有着与密码学类似的安全性。扩频水印算法是将水印用伪随机信号调制,加入到音频信号或其频率域中。直接序列扩频(DSSS)的嵌入方法是将水印数据隐藏在载波的相位上,然后将载波与m序列相乘,衰减后再加到音频序列上,类似于加上宽带噪声,提取方法就是嵌入方法的逆操作。另一种扩频技术是直接将衰减的伪随机序列加到音频序列上,如果要嵌入多比特,可以用不同的水印比特乘以伪随机序列加到音频序列的不同位置上,检测/提取时计算载体数据与伪随机序列的相关系数,如果载体数据未经嵌入水印,相关系数期望为0,当伪随机序列长度较大时,相关系数以概率1取值在0附近;而如果载体数据是经过嵌入水印的,相关系数与水印数据嵌入强度有关,可以通过相关系数恢复出水印。文献[9]提出将二值图像降维成一维序列并置乱后,利用一均值为0,方差为1的正态分布伪随机序列对水印进行扩频(SS)调制,然后嵌入小波域的中低频系数中,大大提高了水印系统的安全性和可靠性。文献[10]利用扩频技术提出对原始音频信号进行短时傅里叶变换,计算出信号的瞬时平均频率的估值作为水印嵌入的位置,然后使用PN序列对原始水印信息扩频,并进行二进制移相键控(BPSK)调制,将水印嵌入到原始音频中。
2.4 基于生理模型算法
相位编码的方法充分利用了人类听觉系统(HAS)的特性,即人耳对声音的相对相位敏感,而对绝对相位不敏感。Gruhl等提出的回声法利用了HAS的另一特性:声音信号在时域的后掩蔽作用,即人耳对跟在强信号之后的弱信号是不敏感的。文献[11]根据人耳听觉系统的掩蔽效应,计算载体音频信号的掩蔽阈值,利用小波变换将掩蔽门限映射到小波系数中,然后将水印信号嵌入到中低频子波系数中,嵌入强度由掩蔽阈值自适应控制。文献[12]以人类听觉系统(HAS)和整型提升小波变换为基础,提出将二值水印图像降维成一维水印序列并对其进行随机置乱加密,然后对数字音频信号进行分段处理,利用人类听觉系统的掩蔽特性择段做整型提升小波变换,最后通过量化处理过程将水印信息自适应地嵌入到小波变换后的听觉重要系数中。文献[13]根据时频域中的听觉掩蔽特性选择适当的嵌入点(瞬时音频能量较大的时刻之后相对音量稍低处),应用OFDM编码技术将水印信息密集地嵌入到一系列短暂的音频信号片断中。
2.5 基于音频内容算法
许多数字水印都对原数据时间域或频率域信息作了修改,如果利用数据的重要特征来构造水印,而不是修改这些特征,就可以很好地解决水印的可感知性和鲁棒性之间的矛盾。这种不修改原数据的水印被称为“零水印”。文献[14]提出利用一维多尺度小波变化对原始音频信号进行分解,然后利用其低频系数构造水印而不是修改以嵌入水印的方法。由于加了水印的声音信号也就是原始的信号,因此要想发现音频是否被水印保护了很难,这是零水印方法的很大的优点。文献[15]提出利用音频自身特征作为水印的同步信号有利于提高数字音频水印的鲁棒性,提出一种基于音频内容分析的算法,该算法通过分析音频能量分布,找到能量增长速率峰点,然后通过一系列的筛选得到一个稳定性较高的峰点的集合称为特征点,在特征点后面的音频中嵌入水印,水印检测时,同样先分析待检测音频得到特征点,利用特征点后面的音频提取有意义的水印。
2.6 基于神经网络算法
神经网络具有学习和自适应的特征,可以通过网络训练输出未知的隐藏在音频中的水印信息。文献[16]提出一种基于神经网络的数字音频水印算法,该算法在一段音频数据中隐藏了一幅不可感知的二值图像,通过后向传播算法的神经网络训练出模板信号与嵌入了水印的音频信号之间的关系特征。文献[17]提出了一种神经网络的盲检测算法,该算法利用三层前馈神经网络的非线性逼近能力,通过权重的调节建立原始音频采样点与嵌入水印后音频采样点之间的对应关系,该关系反映了数字水印的特征,可实现盲检测。文献[18]利用自适应神经网络模糊推理系统良好的自适应控制能力提出了一种具有较强鲁棒性的DCT域数字音频水印盲检测算法,该算法中,神经网络的输入为加入水印后的音频信号的DCT变化系数和按照密钥产生的混沌序列,通过网络的训练和逼近后,网络的输出端是音频信号受到攻击后保留的水印成分。
2.7 基于音频压缩标准与音频文件格式算法
结合压缩标准特性将水印嵌入到数字音频中,可以较好地抵抗对数字音频信号的压缩处理。文献[19]充分利用了MP3编码中所应用的心理声学模型,根据感知熵PE值在音频信号中确定嵌入帧,对音频信号中PE值大于1800的帧进行数字水印嵌入。文献[20]提出把小波包分解与MPEG1心理声学模型Ⅱ相结合,对MPEG1心理声学模型Ⅱ进行改进,使之适用于小波包域。算法根据子带掩蔽阈值和算法复杂度自适应地对音频信号进行接近临界频带的分解,然后用子带对应的掩蔽阈值作为步长量化小波包系数,对小波包系数作不超过掩蔽阈值的改动,相邻小波包系数的相对关系代表水印信息。该算法提高了子带掩蔽阈值,嵌入的水印与相邻两个系数都有关,增强了水印的鲁棒性。文献[21]提出一种Midi数字水印算法。该算法采用类似软件水印中的动态图水印,以水印控制由指令组成的完全二叉树结构,二叉树前序遍历的结果经过置乱操作就是嵌入水印之后的Midi数据。水印提取完全实现了盲检测,既不需要原始音乐片段,也不需要原始水印。
3 数字音频水印的发展趋势
(1) 基于内容的水印技术研究
基于内容的水印技术强调将水印信息嵌入到音频信号的重要特征上。随着音频压缩标准的发展,数字音频水印方案应将水印与音频内容相结合,强调水印的同步性。基于音频内容或基于音频对象属性并与HAS相结合的水印方案将是数字音频水印的主要发展方向。
(2) 结合各领域的先进思想进行水印技术研究
对现有数字音频水印算法的鲁棒性、数据率、感知等特性进行研究,结合数字信号处理技术,优化它们之间的关系,将各个领域的先进思想如:神经网络、模糊集、扩频、小波包和同步编码理论等融合进来,更好地发挥现有技术的优越性,创造更完美的水印技术。
(3) 结合音频压缩标准与音频文件格式进行水印技术研究
现有的数字音频水印算法,对算法的研究很多,较少结合WAV、MP3、MPEG、AC-3等具体特性,同播放器和具体的网络协议相结合的研究也较少。结合具体音频压缩标准与文件格式,研究满足不同硬件和软件要求的水印算法,对数字音频水印技术的广泛应用具有重要的意义。
版权水印 第5篇
随着计算机网络技术的发展和互联网的普及,多媒体数据分布的范围越来越广,很多信息和资源都以WWW的形式发布。而在互联网上实现更多的商业应用的前提是要解决版权保护问题,如果版权保护问题不解决,WEB页面上发布的信息和资源将很容易的被非法使用和拷贝,将导致厂家和作者不敢在WWW上发布信息。本文从实际应用的角度出发,研究出一种理论与实际应用相结合的完整的数字多媒体数据防拷贝和版权跟踪与检测理论模型,主要包括数字作品非法拷贝认证,移动水印代理的创建与派遣,基于移动水印代理的版权跟踪和检测等过程。
1 数字水印技术
数字水印技术是信息隐藏学的一个重要分支,它对于数字多媒体产品的保护具有极其实用的研究价值。当发现数字作品被非法传播时,可以通过提取出的水印来证明其版权所属或追查非法散播者。同时脆弱水印还可以用来保护和验证数字内容的完整性:即内容的不可篡改、可分辨。数字水印是嵌入在其它数据(被保护的数字作品数据)中具有可鉴别性的数字信号或模式,而且并不影响宿主数据的可用性。作为数字水印技术基本上应当满足下面几个方面的要求:
l)安全性:数字水印的信息应是安全的,难以篡改或伪造,同时,应当有较低的误检测率,当宿主内容发生变化时,数字水印也应当发生变化,从而可以检测原始数据的变更;2)隐蔽性:数字水印应是不可知觉的,而且应不影响被保护数据的正常使用;3)鲁棒性:数字水印必须难以被除去,如果只知道部分数字水印信息,那么试图除去或破坏数字水印将导致严重降质或不可用。同时,数字水印经历一般信号处理和几何变换应可以存活下来;4)水印容量:嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息,或购买者的序列号,这样有利于解决版权纠纷,保护数字版权合法拥有者的利益。
数字水印技术的基本原理是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容中,目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密(包括公开密钥、私有密钥)体系来加强,在水印的嵌入、提取时采用一种密钥,甚至几种密钥的联合使用。
目前大多数的研究者把注意力都集中在水印算法的构造上,而事实上这仅仅是水印系统的一个组成部分,同样重要的是,如何找到侵权的作品、如何快速有效地检测水印等。
目前的数字水印检测过程大致如下[1]:当多媒体数据的版权拥有者怀疑某图片的版权时,他要先设法得到这个多媒体数据(比如:从网络上把怀疑的目标下载下来);然后,在本地运行检测系统来检测其中是否包含有自己预先嵌入的数字水印信息,若检测到,并且作品所在环境与水印中的信息不相符(时间、位置等),则证明了侵权的发生,作者就可以采取相应的行动。
但是,在一个大规模的计算机网络中,如国际互联网中,有数百万台主机,在这样的网络中分布的数据中查询水印,是一个极富挑战性的任务。在这种情况下,仅靠人工的手段去下载图片,再实施检测,是难以想象的。因此,Intemet中多媒体数据知识产权保护的主要任务如下:
1)所有权识别。多媒体数据的拥有者必须能够提供可信任的证据来证明自己是该多媒体数据的版权拥有者。
2)交易跟踪。版权所有者必须能够跟踪多媒体数据的发布情况,以便及时发现用户的非法复制和再发布。
3)内容认证。版权所有者应该能够检测到对多媒体数据的任何恶意篡改。
2 移动Agent技术
移动Agent是一种功能相对独立的可执行程序,可以自主地在异构的网络上按照一定的规则移动,寻找合适的计算资源、信息资源,代表用户完成特定的任务,并能把相关结果返回给用户。移动代理技术是一种全新的分布计算技术,它利用各种分布计算环境的支持,在更高的层次上为用户提供服务,已广泛应用于网上信息的搜索与过滤、网上信息广播的监视、数字版权保护、网络入侵检测等工作中。
与传统的代理相比,移动代理具有自主性、移动性、智能性、协作性、跨平台性等特点,具有降低网络流量、均衡网络负载、支持移动客户、支持服务定制、容错性好等优点。
移动Agent技术的出现,为解决大规模网络的数字水印检测问题提供了一个新思路。把数字水印检测技术和移动Agent技术结合起来,就可以更有效地实施版权保护。在传统的检测机制中,无一例外是把数据移动到程序端进行计算,而在移动Agent系统中,是把程序移动到数据端进行计算。这种机制可以有效地解决大型网络上的数字水印检测问题[2]。
3 基于数字水印和移动代理的数字版权检测系统设计
3.1 数字版权检测系统结构
该系统能够实现网络上的多媒体数据自动进行水印嵌入和提取,从而达到实时版权保护和跟踪的目的。在水印嵌入过程中,本系统对原始作品嵌入两种水印,一种是版权信息水印,目的是能够直观证明作者的版权;另一种是隐藏代理水印,目的是为了防止非法拷贝。在水印检测过程中,本系统利用移动水印代理进行实时检测及版权跟踪与认证。
该系统中使用的数字水印算法应满足如下要求:
1)盲水印算法,即在水印检测过程中不需要原始数据。若使移动agent代码携带大量原始数据进行移动,一是无法保证原始数据的安全,另一方面,移动agent的容量大大增加,其优点将荡然无存,而且可能根本无法实行。若在网络上设立一个检索库,将所有的原始数据放在数据库中。这种方法虽然不增加移动agent的容量,但是需要耗费大量的存储资源来存储这些原始数据,而且在实施数字水印检测时,需要从检索库中下载原始数据会增加网络的负载。因此,该系统应采用盲水印算法。
2)非对称水印。若采用传统的对称水印算法,一旦移动agent在网络上被截获或被恶意主机攻击成功,数字水印算法将被泄露,则攻击者就可以轻松的破坏、修改或删除版权作品中的数字水印信息,造成无法挽回的损失。因此,该系统应实现非对称数字水印算法。
另外,该系统中的代理隐藏水印应满足如下要求:
1)用户不能去除隐藏在数字作品中的代理水印。如果隐藏代理水印被删除,则数字作品也同时被删除;
2)当用户购买该数字作品后,隐藏在数字作品中的代理水印程序将被安装在该用户主机的引导系统中;
3)用户主机进入操作系统后,隐藏代理水印程序将会自动运行以防非法拷贝;
4)隐藏代理水印应包含自身标识ID和密钥。
5)当非法拷贝发生时,隐藏代理水印内部的时间戳T应发生改变。
基于代理隐藏和移动代理技术的多媒体数据防拷贝和版权检测系统结构如图1所示。
该系统包括如下6个模块:
l)数字作品版权管理服务器:它是本系统中的控制中心,包含版权所有者和用户的注册信息。同时,将会产生相应的密钥提供给用户,使其得到数字作品的合法使用权。
2)版权所有者:向数字作品版权管理服务器注册并申请提交数字作品。数字作品版权管理服务器将为版权者分配一个唯一身份标识OID。然后,生成一个唯一版权水印信息OWM嵌入到原始数字作品中,达到版权保护的目的。接着,再对嵌入有版权信息的数字作品进行二次水印嵌入,嵌入的水印是由水印代理中心派遣的隐藏代理水印,目的是防止非法拷贝。
3)用户:到数字作品版权管理服务器注册并申请购买数字作品。数字作品版权管理服务器将为用户分配一个唯一身份标识UID。用户应提供欲购买的数字作品ID和自身唯一身份标识UID。数字作品版权管理服务器将为用户生成一个唯一用户水印UWM嵌入到数字作品中。其中,UWM包含用户IP地址及申请时间或日期。
4)水印代理中心:它是移动代理的控制中心。负责产生隐藏代理水印和移动水印代理;负责各个代理与数字作品版权保护服务器,版权所有者和用户之间的通信,达到防止非法拷贝和实时版权跟踪的目的。
5)数据存储设备:存储含水印数字作品。
6)支付服务器:位于用户和数字作品版权保护服务器之间,目的是为用户提供帐单支付服务。
3.2 移动水印代理的创建与派遣过程
本系统设计了一个水印代理中心子系统,如图2所示。
它是一个分布式数字水印检测/提取系统,为在网络上进行主动、实时地基于数字水印的检测、验证和追踪非法拷贝提供支持[3]。水印代理中心首先根据管理数据库,代理参数相关信息创建一个移动代理水印,然后将该移动水印代理根据映射表派遣到等相关信息创建一个移动代理水印,然后将该移动水印代理根据映射表派遣到可疑网络节点进行水印检测,并将检测结果通过消息句柄反馈至管理数据库中进行知识更新,然后克隆下一代移动水印,根据映射表迁徙至下一个网络节点进行水印检测,同时将删除自己。
水印代理中心在网络中产生和派遣一个移动水印代理,并对移动水印代理反馈回来的消息做出相应的反应。该子系统包括移动水印代理,移动水印代理的创建,管理数据库和消息句柄四个模块,下面将详细介绍每个模块的结构。
移动水印代理模块实际上是一段程序,它能够实现移动水印代理从网络中的一个节点至另一个节点的迁徙。在每一个网络节点中,移动水印代理搜索可疑数字作品并对其进行水印检测。移动水印代理模块主要包括两部分:代理代码和代理数据。当移动水印代理到达某个节点,则开始执行代理代码。代理代码应包括在某节点搜索可疑文件的代码;向水印代理中心反馈必要信息的代码;克隆下一代移动水印代理代码;以及将克隆水印代理移动到下一个节点的代码。
代理数据包括在代码执行和节点迁徙过程中用到的相关信息,具体由映射表,数字作品描述,密钥和参数四个子模块构成。其中,映射表子模块是指网络中的地址列表,每一个地址标识网络中一个具体的实体,它为移动水印代理提供执行的环境。该地址可以是E-mail或者是IP地址。数字作品描述子模块是指移动水印代理欲寻找的数字作品的相关信息。这里可以设计一个滤波器,对数字作品的名称进行滤波筛选。例如,移动水印代理要对客户主机中所有的.bmp文件进行水印检测,这时,滤波器对客户主机的所有文件进行筛选,选出文件后缀为.bmp的所有文件。密钥子模块是为了提高整个系统的安全性,在水印嵌入过程中,首先对水印信息进行了加密处理,那么在水印检测过程中,必须需要相应的密钥才能对提取出的水印信息进行解密。另外,若移动水印代理将检测结果加密以后再反馈至水印代理中心,这时,水印代理中心也同样需要相应密钥对接收到的反馈信息进行解密。因此在代理数据中设计了密钥子模块。参数子模块包括如下参数:移动水印代理发送消息的E-mail地址;移动水印代理进行水印检测是否成功的报告;前一次检测时间以及是否仅对日期更新的文件进行水印检测;移动水印代理的终止条件。
移动水印代理的创建模块根据管理数据库提供的信息以及代理参数来创建移动水印代理。管理数据库模块包括代理模板,可疑站点,网络信息和数字作品信息四个子模块。其中,代理模板子模块是用来生成代理代码的。移动水印代理生成器结合代理模板,代理参数以及管理数据库中的其它相关信息,针对不同种类的移动水印代理生成对应的代理代码。可疑站点子模块是指网络中所有可疑站点的地址列表,该列表是根据水印代理中心派遣的移动水印代理反馈的历史消息列写的。网络信息子模块是指可疑站点的相关信息,结合该信息生成移动水印代理中的映射表子模块。数字作品信息包括移动水印代理欲寻找的数字作品相关信息,该信息是用来生成移动水印代理中的数字作品描述子模块。具体信息包括水印密钥,版权所有者ID,用户ID等。
消息句柄模块是用来处理由移动水印代理反馈的检测结果,并将信息存储至数据管理库中,进行相关信息更新。
3.3 基于移动水印代理的版权跟踪和检测过程
图3给出了在某个网络节点中,移动水印代理进行水印检测的工作流程。
该系统主要包括代理引擎,文件存储数据库,文件系统,水印检测器和安全协处理器六个模块。其中,代理引擎为移动水印代理提供代码执行的环境。文件存储数据库是用来存储移动水印代理要检测的数字作品。文件系统是保证所有数字作品都是可读的。水印检测器是对含水印数字作品进行水印检测。
当带有移动水印代理的消息从网络中到达代理引擎后,代理引擎立即从消息中提取移动水印代理,然后执行水印代码,具体过程如下:
l)当移动水印代理成功到达某个节点后,立即向水印代理中心发送成功到达的消息;
2)执行文件滤波器代码,并由探测器写出与滤波文件相匹配的文件列表;
3)对于列表中的每一个文件,做如下处理:
(l)由探测器获得每一个文件的ID;
(2)将文件ID送至水印检侧器,水印检侧器使用水印密钥提取文件中的水印信息;
(3)将提取出的水印信息发送至代理引擎;
(4)执行相应的移动水印代理代码,对水印信息进行如下处理:
(1)如果文件的敏感度级别为高级,则立即删除该文件;
(2)如果文件的敏感度级别为中级,则将该文件移至安全的地方;
(3)如果文件的敏感度级别为低级,又分为2种情况:
a.警告本地管理员或网管;
b.给文件版权所有者发送消息,报告检测结果。
(4)如果文件的敏感度级别非常低,则移动水印代理将检测结果直接发送给水印代理中心,无需警告本地主机和管理员。
4)当列表中的所有文件都已经过水印检测后,移动水印代理会向水印代理中心报告检测结果和下一个要访问的节点;
5)复制自己并把它发送到映射表中下一个具体的地址,发送成功后将自己终止。
为了提高系统的安全性,本系统设计了安全协处理器子模块。该模块包括安全存储器和安全处理器两部分,必须通过安全处理器才能访问安全存储器[4]。
安全协处理器能够读写安全存储器中的信息,也可以对其进行加密/解密,数字签名和验证。安全存储器中存放了水印密钥,水印代理中心公钥,水印代理引擎的公钥和私钥,以及加密,解密,数字签名与验证中用到的密钥。当某网络节点收到水印检测请求时,安全处理器将会提供访问公钥的权限。对于水印密钥和代理引擎私钥的情况下,水印密钥和代理引擎私钥相应的解钥只能在安全处理器中使用。当代理引擎接收到由代理引擎的公钥加密的信息,于是代理引擎通过安全处理器进行消息的解密。如果消息带有一个移动水印代理,则代理引擎也是通过安全处理器验证数字签名,并对水印密钥进行解密。解密的密钥不返回代理引擎,而是存储在安全存储器中。然后,水印检测器利用安全协处理器对水印信号进行解密。
4 结束语
为了完全解决大规模网络上的数字版权检测问题,本文提出把数字水印技术和移动Agent结合起来的办法。这种解决方法的优点如下:
l)在原始数据中隐藏的代理水印程序可以果断的终止非法拷贝行为,从而达到防止非法拷贝的目的。与现有系统相比,不需要用户额外安装水印检测器或智能卡,给用户带来方便。
2)利用移动代理技术进行水印检测,移动的是某段程序,而非数据移动的机制,这样大大降低了网络的负载。
3)水印的检测是在远程主机实施,负载在各个远程主机间分担,避免了临界瓶颈。
4)移动水印代理不需要网络的持续连接,检测结果也可以异步地传回水印代理中心。
5)移动水印代理在发现侵权的时候,可以采取相应的行动。
在基于数字水印和移动代理技术的数字版权管理系统方面,还有很多值得继续深入研究的问题,例如,如何提高在此应用系统中的水印代理检测可靠性,实时性,如何从网络分组中检测/提取数字水印等,都是今后的研究方向。
参考文献
[1]吴晓琼,许剑勇,肖燕华,等.基于移动Agent的数字水印跟踪系统的设计和实现[J].计算机应用与软件,2004,(22):60-62.
[2]王斌,王建新,夏东林,张尧学,陈松乔.基于Agent技术的Internet上构件服务框架研究[J].计算机科学,2003,30(7).
[3]庄超一种新型的Intemet内容版权保护的计算机制[J].计算机学报,2000,23(10).
版权水印 第6篇
关键词：数字视频水印,鲁棒性,透明性,抗几何攻击
0引言
随着信息技术和网络的快速发展,视频、图片等多媒体资料网络传播频繁。随之而来的视频版权归属问题亟待解决。数字水印技术是视频版权保护的一种有效方法,它将版权信息(水印)按照一定的算法隐藏在受保护的视频中,通过隐藏的水印来保障视频版权[1]。在发生版权纠纷时可将视频中嵌入的水印提取出来,以证明视频版权归属。
1离散小波变换
离散小波变换的突出特点是能对信号进行多尺度分析。在小波分析出现之前,为克服傅立叶变换的局限性,发展了多分辨率分析技术[2]。多分辨率分析又称多尺度分析,是小波分析的核心内容之一,其理论过程符合人们视觉和思维方式。根据不同的分辨率来处理图像不同部位的信息,提取不同分辨率下的图像细节,得到一个含有不同分辨率的图像序列。
通过一级小波分解,图像可以 被看作是 一个M×M的矩阵,可以依据二维小波进行扩展,在变换的每一层,图像被分解为4个相等的子带,如图1所示。其中LL是低频子带,低频子带包含原始图像的大部分能量;LH和HL是中频子带,分别代表图像水平和垂直方向;HH是高频子带,代表图像对角线方向,对应图像的细节部分。LL子带还可以继续分解,图像分辨率随着分解级数的增加而降低。
2奇异值分解
奇异值分解(SingularValueDecomposition,SVD)是一种有效的矩阵分析方法。采用SVD,一个矩阵 可以被分解为与原始矩阵同样维度的3个矩阵。一般条件下,如果A是一个方形矩阵,记作A∈RM×N,R代表实数域,方阵A的奇异值分解被定义为:
其中,U∈Rn×n和V∈Rn×n是正交矩阵,S∈Rn×n是一个对角矩阵。S可以表示为:
其中,σ被称作奇异值,并且满足:
图像的本质就 是矩阵。因此,从图像处 理的角度 来看,SVD就是一种图像处理技术[3]。由于SVD分解具有良好的几何失真不变 性,将水印嵌 入到图像 的奇异值 当中,会使水印具有较强的鲁棒性,既能抵御外界的攻击,又能满足水印的不可见性,即人眼察觉不到水印的存在。
3基于离散小波变换和奇异值分解的视频数字水印算法
蒋天发[4]提出了一种整数小波和SVD分解的视频数字水印算法。首先对视频进行场景分割,并提取Y分量。然后,进行整数小波分解,并对LL子带分块。在嵌入水印之前对其进行加密。最后,将水印嵌入到视频Y分量当中。毕洪波[5]依据规范化质心的方法确定阈值,该方法只是对视频帧选择性 地嵌入水 印,未将每一 帧都嵌入 水印。徐国娟[6]提出了一 种基于SVD的视频数 字水印算法。该算法提取视频Y分量,对其进行嵌入区域选择和分块,进行DWT变换,并对低频部 分进行SVD分解,将分块最大奇异值嵌入水印。楼偶俊[7]提出一种几何不变量和DCT的抗几何 攻击视频 数字水印 算法。Satyanarayana[8]提出一种基于DWT和SVD的视频版权保护数字水印算法。该算法不可见性好,但在抵御几何攻击方面,提取出水印的NC系数在0.7左右,水印鲁棒性较弱。本文在以上算法的基础上进行了改进,具体分为水印嵌入和水印提取两个步骤,其模型分别如图2、图3所示。
4仿真实验
本文算法实验在Windows7系统和MatlabR2010a的编程环境中完成。实验对象为QCIF格式的标准视频测试序列Container、Foreman、Highway和水印图像,如图4所示。
4.1水印不可见性
水印的鲁棒性和不可见性是评价水印算法优劣的两个重要指标。本文采用峰值信噪比来验证水印的不可见性。本文算法将指纹图像作为水印隐藏在载体中,从而证明其版权归属,故水印应该是不可见的。而水印嵌入强度的选择关系到水印的不可见性,因此需要确定水印的嵌入强度。
表1列出了3个视频序列分别在嵌入强度为0.01~0.1之间的PSNR值,限于篇幅,本文仅以Foreman视频序列为例,列出了不 同嵌入强 度下嵌入 水印的Foreman视频帧的画面。基于同时满足鲁棒性和不可见性的要求,通过实验研究确定嵌入强度r为0.05。嵌入水印后不会对PSNR值和图像质量产生影响。
4.2水印鲁棒性分析
水印鲁棒性是指水印抵抗外界恶意攻击的能力,一般通过比较受攻击后视频与原始视频的相似度来进行验证,即求归一化相关系数。NC值的范围介于0和1之间,NC值越接近1说明鲁棒性越强;越接近0说明鲁棒性越弱。本文算法对上述3个视频序列采用噪声攻击、几何攻击等进行验证。表2列出了3个嵌入了水印的视频分别在经受7种攻击后提取水印相似度。
5结论
本文算法以指纹图像和3个标准视频测试序列为实验对象,研究了抗几何攻击的视频数字水印问题,提出一种基于离散小波变换和奇异值分解的视频数字水印算法。实验证明,该水印算法具有以下特点:
(1)较大幅度提升了水印容量。在满足水印不可感知性和鲁棒性的基础上,水印的嵌入量得到了提升,进一步保证了水印的鲁棒性。