【正文】 ? 完成可逆水印的嵌入和提取代碼。 本章小結(jié) ? 本章主要研究了典型的數(shù)字水印算法，著重介紹了可見與不可見數(shù)字水印算法、可逆數(shù)字水印算法、免疫數(shù)字水印算法和多重數(shù)字水印算法。 ? （ 2）用戶數(shù)量增長不會嚴重造成含印作品質(zhì)量嚴重下降，解決用戶數(shù)量受容量所限問題。 ? 基于 CDMA在共享信道中為不同用戶分配正交碼來實現(xiàn)多用戶同時訪問的思想，分析為共享作品版權(quán)的多個用戶分配各自正交碼，對不同用戶的水印信號進行 CDMA編碼，從而實現(xiàn)多用戶共享作品版權(quán)的多重數(shù)字水印。 ? 碼分多址訪問（ Code Division Multiple Access， CDMA）通信是將相互正交（或準正交）的不同編碼分配給不同用戶來調(diào)制信號，通過碼分多址實現(xiàn)多用戶同時通過共享信道進行通信。該算法能有效解決多用戶共享版權(quán)時的作品版權(quán)共享認證和多種水印聯(lián)合嵌入。 ( a) 含印 載體圖像 ( b) 提取的 魯棒性水印 ( c ) 提取的 脆弱性水印 圖 含印載體和正確提取的水印圖像 圖 密鑰錯誤時提取的水印 圖 遭裁剪攻擊時提取的水印 ( a ) 錯誤提取的 魯棒性水印 ( b ) 錯誤提取的 脆弱性水印 ( b ) 提取的 魯棒性水印 ( c ) 提取的 脆弱性水印 ( a) 遭裁剪攻擊 含印載體 圖像 圖 遭篡改攻擊時提取的水印 標記“ F 16 ”被篡改為 F 18 ( b ) 提取的 魯棒性水印 ( c ) 提取的 脆弱性水印 ( a ) 遭 篡改 攻擊 含印載體圖像 基于 CDMA的多重數(shù)字水印算法 ? QED大多數(shù)多重水印算法存在水印碰撞、多重水印疊加嵌入的相互影響、用戶數(shù)量增加時含印作品質(zhì)量嚴重下降從而嚴重限制了用戶數(shù)量等問題。 ? 本算法中嵌入了兩個水印，二者性質(zhì)和應(yīng)用是互補的：我們可以在含印載體遭到內(nèi)容篡改的情況下，仍然能夠提取出魯棒性水印，這樣可以用來證明作品的版權(quán)；而脆弱性水印在受到攻擊后即提取失敗，這可以用來提示含印載體受到了非法篡改，從而對作品進行完整性驗證。如果沒有密鑰或者密鑰錯誤，那么攻擊者就無法得到嵌入的水印。含印載體在嵌入雙重水印后，保持了較高的質(zhì)量（ PSNR為 ）。嵌入魯棒性水印和脆弱性水印時采用不同的密鑰。但由于高頻子帶系數(shù)過小，直接嵌入脆弱水印會造成脆弱水印未受 圖 原始載體和原始水印圖像 ( a) 原始載體圖像 ( b) 魯棒性水印 ( c ) 脆弱性水印 ? 在嵌入過程中采用密鑰增強安全性。仿真實驗結(jié)果表明，該方法同時具有很好的穩(wěn)健性、安全性和對篡改的識別能力。水印的提取不需要原圖像。魯棒性水印所關(guān)心的是自身的完整性，而半脆弱性水印鑒定的是載體作品的內(nèi)容完整性，能夠證明對作品的篡改。雖然目前也有不少 CDMA數(shù)字水印的文獻，但大都是將 CDMA用于水印的擴頻來增強魯棒性的單水印算法，并沒有充分發(fā)掘 CDMA支持多用戶共享信道的優(yōu)良特性。 ? 大多數(shù)多重水印算法存在水印碰撞、多重水印疊加嵌入的相互影響、用戶數(shù)量增加時含印作品質(zhì)量嚴重下降從而限制了用戶數(shù)量等問題。 ? （ 4）多水印重疊嵌入。 ? （ 2）多水印共享信道同時嵌入。這三種水印采用 FDM進行調(diào)制，然后一起嵌入到載體中。 Giakoumaki將訪問控制、源標識等 6種信息同時嵌入醫(yī)學(xué)圖像的不同層次的小波系數(shù)中。 ? Wong提出了三種多重盲水印算法，即單水印多密鑰 SWE算法、多水印共享水印空間算法 MWE和基于 JPEG的迭代多水印算法 IWE。 ? 針對以上需求，多重水印逐漸得到重視。這些水印要求具有同等的版權(quán)認證能力、同時支持獨立提取和聯(lián)合認證。一個很自然的思路就是，如果能結(jié)合不同類型水印的優(yōu)點，在作品中嵌入多種類型水印，可能會更有效地進行版權(quán)保護。 多重數(shù)字水印 多重數(shù)字水印概述 ? 目前大多數(shù)水印算法都支持單水印嵌入，但單水印在實際應(yīng)用中有一定的局限性。 ? SRIW嵌入深度選擇柔性很大。 SRIW優(yōu)勢在于公開免疫作品能天然抵抗常見的水印攻擊。 ? 采用 SRIW自恢復(fù)免疫水印技術(shù)，可以將含水印模糊作品可以免費公開，幫助潛在用戶了解作品大致內(nèi)容，用于作品自身宣傳和傳播。 ? （ 3）嵌入深度在 ，含水印圖像清晰度差，失去欣賞價值，但能了解圖像基本內(nèi)容；經(jīng)授權(quán)后從其自恢復(fù)的圖像清晰度非常高。 ( a) 原始 l ena 圖像 ( c ) 14 次 A r no l d 置亂后水印圖像 ( b) 原始 水印圖像 圖 水印圖像及自恢復(fù)圖像和提取水印，嵌入深度 嵌入深度 0 . 015 ( b) 自恢復(fù)圖像 P S N R = 45. 9 7 ( c ) 恢復(fù)水印 M S E = 0 . 000 24 ( a ) 嵌入后圖像 P S N R = 43. 2 3 圖 水印圖像及自恢復(fù)圖像和提取水印，嵌入深度 ( a ) 嵌入后圖像 PP S N R= 28. 16 ( b) 自恢復(fù)圖像 RP S N R= 46. 03 嵌入深度 0 . 15 ( c ) 恢復(fù)水印 M S E = 0 圖 ，嵌入深度 ( a) 嵌入后圖像 PP S N R= 27. 34 嵌入深度 0 . 40 ( c ) 恢復(fù)水印 M S E = 0 ( b) 自恢復(fù)圖像 RP S N R= 38. 54 ? 從三組不同嵌入深度的結(jié)果圖像可以看出： ? （ 1）嵌入深度小于 ，含水印圖像很清晰，屬于傳統(tǒng)水印。用戶只有得到授權(quán)證書，才能解密自恢復(fù)矩陣，得到清晰圖像。對 N和密鑰 KS進行 1024位 RSA算法進行高強度加密，作為授權(quán)證書的一部分。再將置亂矩陣序列化后，對其進行高級加密標準 AES算法（密鑰 KS），進行加密處理。保證攻擊者在正常情況下，無法得到自恢復(fù)碼 SRC，從而無法恢復(fù)出清晰作品。因此，要保證 SRIW的安全性，須采用可信任的高強度加密算法，對 SRC進行加密，SRIW可以達到等同的安全強度。條件（ 1）、（ 2）的必要前提是版權(quán)認證水印和自恢復(fù)碼 SRC的預(yù)處理和加密算法是高安全強度的。 SRIW必須滿足兩項安全條件： ? （ 1）在假定算法已知的情況下，攻擊者無法得到補償值水印，從而無法得到清晰作品； ? （ 2）在假定算法已知的情況下，攻擊者無法得到或移出版權(quán)認證水印。真正有威脅的攻擊形式是破解自恢復(fù)碼。 SRIW形式化描述 SRIW實現(xiàn)方法 SRIW安全性分析及評價標準 ? SRIW的作品質(zhì)量不清晰，可能會引起攻擊者的注意或興趣。版權(quán)所有者公開自己的免疫性含水印作品，使用戶可以通過公開作品對其進行初步了解；用戶只有在得到授權(quán)證書的情況下，才能從公開作品恢復(fù)出高保真作品。因此該數(shù)字水印有天生的免疫性，能有效遏制非法復(fù)制和篡改，能夠直接有效地保護數(shù)字產(chǎn)品。在此前提下本文介紹一種數(shù)字水印實現(xiàn)的新思路，要求水印嵌入后作品質(zhì)量下降到失去使用價值：這樣公開的嵌入水印的作品對攻擊者沒有利用價值；如果用戶得到授權(quán)，就可以從公開作品中自恢復(fù)得到高清晰度作品。 免疫數(shù)字水印算法 ? 免疫數(shù)字水印算法，是一種新型的弱可逆數(shù)字水印。常見的糾錯碼有漢明碼、 BCH碼、 ReedSolomon碼、 LDPC碼、卷積碼、 Turbo碼等。 ? 糾錯碼技術(shù)作為提高通信系統(tǒng)傳輸可靠性的有效手段，被廣泛用于糾正數(shù)據(jù)經(jīng)過不同信道傳輸后發(fā)生的錯誤。因此，為了糾正提取錯誤（概率約為 %），需要對提取數(shù)據(jù)進行糾錯。 ? 由上述算法描述可知，在嵌入時， II類像素對實際未作更改。實際嵌入時，對 I類像素對更改差值嵌入，對 II類像素對不做更改（相當于嵌入的數(shù)據(jù)有一半的錯誤概率）。 ? 在嵌入數(shù)據(jù)過程中，本算法需要嵌入以下隱體數(shù)據(jù)： ? （ 1）水印數(shù)據(jù) ? （ 2）壓縮后的映射圖。構(gòu)造映射圖時， I類賦予 0， II類賦予 1。滿足像素對稱為可擴展差值像素對，其余的像素對稱為不可擴展差值像素對。 ? 為了避免 Tian算法這種無效的過度差值更改，本文提出基于糾錯編碼的差值擴展無損嵌入方法。 ? 這些數(shù)據(jù)要嵌入到所有可更改像素對中：對以差值擴展方式嵌入；對以 LSB替換嵌入。構(gòu)造映射圖時，賦予 1，賦予 0值，即 1表示實際數(shù)據(jù)嵌入點。在構(gòu)造已選擴展差值像素對位置映射圖時， EZ類嵌入數(shù)據(jù)；而 EN類中根據(jù)容量需要其中一部分用于嵌入數(shù)據(jù)，這一子集稱為 EN1，另一部分稱為 EN2。 ? 在 Tian的算法中，像素對總會歸于上述四類中的一類。 ? （ 4） NC類。 ? （ 3） CN類。 ? （ 2） EN類。 ? 在 Tian的算法中，像素對根據(jù)擴展能力分為四類： ? （ 1） EZ類。 ? （ 3）差值擴展后的像素對是可更改差值對。 ? 由定義易得出以下結(jié)論： ? （ 1）對于可更改差值像