[发明专利]一种基于多著作权认证的并行多重鲁棒数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及到多著作权的认证问题，同时采用了通信理论中的Walsh码来保证多重水印信息间的正交性，所有者并行实现水印的嵌入和检测且彼此独立，属于信息安全和多媒体信号处理领域。

背景技术

数字水印技术自1993年提出以来一直受到国内外的普遍关注，近年来，随着数字通信技术，计算机网络技术和信息压缩编码技术的发展，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题，而数字水印技术作为信息隐藏的一个重要分支，它在数字产品知识产权保护方面取得了卓越的成就。

数字水印的特性包含不可见性、鲁棒性、可证明性、自恢复性、安全保密性。鲁棒性对于版权保护有着重要作用，是数字水印的重要指标，鲁棒性要求水印在经受了几何、物理、有意或无意攻击之后依然可以将水印提取或是证明水印的存在，目前很多的水印算法都在为提高鲁棒性而努力。同时随着数字水印技术在数字产品应用中的不断深入，出现了多种不同功能的数字水印(如脆弱性水印和鲁棒性水印)，由于它们具有不同功能且在不同阶段显示出来，所以产生了将多种水印嵌入到同一个数字产品中的设计，这也就是多重数字水印。多重数字水印技术是用来解决多著作权问题和数字产品在发布、销售及使用等不同阶段的版权认证问题。与单水印相比多个水印信号在嵌入和检测时应互不干扰，水印信号的不可见性和鲁棒性的均衡问题更加复杂。

多重数字水印从嵌入算法角度可分为静态多重数字水印和动态多重数字水印，其中前者在水印嵌入前已经明确知道所嵌入的水印个数，后者是所有者数量是动态的，相应的在嵌入前无法确切的知道水印的个数。多重数字水印的嵌入算法与单水印一样包括空域和变换域。空域算法对载体图像影响小，算法简单，嵌入信息量大，但是它的不足是抵抗图像几何变形、噪声、抗压缩能力较差，具有代表性的有LSB，Patchwork等算法。变换域算法中常用的有DFT、DCT、DWT，变换域算法具有较好的鲁棒性，抵抗信号处理和攻击能力强，但是与空域算法相比此类算法的缺点是嵌入的信息量小，运算量大。

随着信息网络技术的发展，数字水印经过十几年的发展在某些领域已经有很好的成效，并且很多商家和研究人员也在致力于这方面的研究，但是多重水印还是一个较新的领域，很多理论还不成熟，国内外很多学者也正致力于该领域研究，目前在多重水印算法研究中DWT域成为研究的热点，且在DWT域的多重水印的研究主要包括：

(1)在不同子带嵌入同一水印，在检测时只要检测到任一子带中的水印即判断水印的存在；该方法嵌水印容量小，造成容量的浪费，且无法实现盲检测；

(2)零水印信息嵌入：由原始图像和原始水印共同加载生成一个新的水印，实质是新水印的生成而并未在载体图像中嵌入水印；不具有很好的实用性和可行性；

(3)基于扩频的数字水印方法；该方法具有较好的鲁棒性，但是由于扩频的加入使得实际嵌入的水印信息较小，而且图像的不可见性下降。

本发明是针对现有上述的不足和单水印无法满足多用户的多种需要，在水印检测时原始载体参与(明检测)的不实用性等缺点，基于通信理论中Walsh码的应用和信号处理领域中的相关检测理论，提出了在变换域内一种基于多著作权认证的并行多重鲁棒数字水印方法，同时变换域算法还和现有的国际图像压缩标准兼容，可直接实现压缩域内的算法。

Walsh函数广泛应用于通信、雷达、图像处理、语音识别等领域。Walsh码是一种正交码，具有良好的同步正交性。Walsh码是通过哈达马矩阵的行或列映射构成，码的种类等于码的长度。函数的每一行均代表一个Walsh码序列。用w(0)表示Walsh序列0，即哈达马矩阵的第一行，w(k)表示Walsh序列k，即哈达马矩阵的第k+1行。N阶Walsh函数(N＝2ⁿ，n＝0，1，2.....)对应于Walsh序列w(0)，w(1)，……w(N-1)，每个Walsh序列的长度均为N。Walsh码具有理想的同步正交性能，即在完全同步时自相关函数R＝1，各码之间完全正交，此时互相关值R＝0。

一般而言，有原始图像参与的水印检测(明检测)算法具有较强的鲁棒性，因为它可以有效的去除各种噪声信号的干扰，消除图像和信号间的相关性，从而使检测更加可靠和准确，但是从实用角度考虑对原始图像的传输，保存等环节增加了许多的不变，因此较为实用的水印方案都在寻求不需原始图像的水印检测算法(盲检测)。本发明采用了基于相关的盲检测算法，使得发明具有很好的实用性。

发明内容