擴頻技術(shù)在數字水印技術(shù)中的應用

摘要：首先對數字水印技術(shù)作了一般概述，重點(diǎn)分析了擴頻技術(shù)的原理及特點(diǎn)，應用到數字水印技術(shù)中的方法和優(yōu)點(diǎn)，最后給出了一個(gè)利用擴頻技術(shù)的典型方案。．引言

由于多媒體技術(shù)取得了重大發(fā)展，使得非法拷貝和傳播有價(jià)值、受版權保護的數字產(chǎn)品相當容易。這種所謂的盜版給音樂(lè )、影視、廣播和軟件行業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失。

傳統的版權保護方法包括：在通信網(wǎng)中限制某些站點(diǎn)的存取和對多媒體數據進(jìn)行加密且嚴格管理密碼，這種稱(chēng)之為“信任系統”通過(guò)阻止未授權用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)多媒體數據來(lái)實(shí)現版權保護。然而，一旦授權用戶(hù)非法拷貝、非法傳播給其他用戶(hù)，這種系統對版權保護無(wú)濟于事。

針對以上情況，數字水印技術(shù)被提出且被認為最有希望成為“信任系統”的補充。數字水印技術(shù)是將一段特殊的信息隱藏在文本、圖像、視頻、音頻等多媒體數據中，這種特殊的信息即數字水印永久地和多媒體數據結合在一起。與加密技術(shù)不同，這種技術(shù)對原數據基本上不作改變。 水印標明數據的所有者、日期、權限等信息，就像產(chǎn)品的商標一樣。因而，水印可用于標題說(shuō)明、數據鑒別、保密通信和版權保護等，根據不同的目的，水印包含的信息不同。

2．數字水印技術(shù)的框架

目前，數字水印技術(shù)仍沒(méi)有統一的標準。本文以圖像數據為例，其一般原理同樣適用于其它多媒體數據。圖 1、圖2、圖3 分別示出了數字水印技術(shù)涉及的三個(gè)過(guò)程：水印的加入、通信、水印檢測。

圖 1 水印生成及加入過(guò)程

圖 1 可分成 C1、C2 兩個(gè)過(guò)程。原始圖像 I 和版權信息S通過(guò) C1運算生成水印W ,掩蔽 M 、關(guān)鍵字 K 和原始圖像 I 通過(guò) C2 運算過(guò)程生成含水印的圖像 I’。關(guān)鍵字 K的作用有二，一是保密性：K僅為授權部門(mén)所知；二是指定加入水印的位置，掩蔽 M 的目的是利用HVS(人的視覺(jué)系統)特性，加入盡可能強的水印信號到原始圖像 I 中，以便提高水印的健壯性。

圖像 I’ 在傳播過(guò)程中必然會(huì )受到各種有意或無(wú)意的干擾而變形成圖像 I” ,這一過(guò)程可用通信領(lǐng)域的通信信道來(lái)表示。如圖 2。

　

圖2 水印通信

　

水印檢測可分為水印提取和驗證。提取過(guò)程是利用關(guān)鍵字 K 從變形的圖像I” 中通過(guò)E1運算提取出可能的水印 W’ ，這一過(guò)程有可能利用原始圖像 I；驗證是將W’和W作相似性比較，比較過(guò)程用sim(W,W’) 表示，如結果滿(mǎn)足一定條件，比如 sim(W,W’)≈1,可認為圖像 I” 中含水印W, 這一結果可用作版權的證據，因而能確定出圖像 I” 的所有者　，如圖3 表示。

　　

圖3 水印檢測與驗證

3．數字水印的種類(lèi)

對于數字圖像來(lái)說(shuō)，水印技術(shù)就是通過(guò)改變圖像數據的值來(lái)加入水印，根據加入方法不同，水印技術(shù)分成：時(shí)域法和頻域法。

時(shí)域法直接改變圖像元素的值，一般是在圖像元素的亮度或色帶中加入調制的水印信號。

頻域法利用某種數學(xué)變換，將圖像用頻域表示，通過(guò)改變圖像的某些頻域系數來(lái)加入水印，然后利用反變換生成含水印的圖像，常用的數學(xué)變換有離散傅立葉和離散余弦變換。

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