[发明专利]一种改进的抖动量化调制水印方法

说明书

技术领域

本发明属于数字水印技术领域，具体涉及一种改进的抖动量化调制水印方法。

背景技术

过去十年，数字媒体信息的使用与分布爆炸性增长。借助互联网，人们可以方便地发布和获取各种数字信息，包括图像、音频、视频和文本等，以及诸多在线服务。但同时，盗版也变得更加容易，不受限制的复制与不可控的传输使得数字内容毫无版权可言。对数字内容的管理和保护成为业界迫切需要解决的问题。数字水印是一种新兴的版权保护技术。它研究如何在原始数据中隐藏一定量的附加信息，例如作品的所有权、使用权或者公司的标识等，并通过对被隐藏信息的提取和识别达到验证版权的目的。数字水印具有保真性、鲁棒性、信息容量、可靠性、安全性、盲检测和复杂度等特征。除了版权保护，数字水印还可用于数字签名、数字指纹、广播监视、内容认证、拷贝控制和保密通信等。

学术界已经提出了大量的水印方法。基本上，可以将它们分成两类：一类是基于扩频(SS：spread spectrum)调制技术的水印方法；一类是基于剔除载体信号干扰的水印方法，例如量化索引调制水印(QIM：quantization indexmodulation)。虽然，SS水印方法具有良好的抗干扰和压缩性能，但是它不能去除载体信号的干扰，而且检测是非盲的。与此相反，QIM水印方法能剔除载体信号的干扰，具有盲检测性，而且能获得更高的信息容量，因而受到了越来越广泛的关注。

Chen等提出了QIM水印方法(见专利CN02115174.1)。设A_o表示要嵌入水印的原始内容，它可以是各种类型的信号，例如图像、音频或者视频等。经过一个信号提取过程，从原始内容A_o中提取出一个长度为的N载体信号x，用于嵌入水印信息m，其中表示实数集。x可以是一个由原始内容A_o的像素值组成的向量，或者由原始内容A_o的任何变换域系数组成的向量等。QIM水印的基本思想是在载体信号x的空间中定义若干个子区域，每个子区域对应一个不同水印信息，然后根据要嵌入的水印信息将x的值修改到对应的子区域内；水印检测是根据给定的载体信号所在的区域提取水印信息。

抖动量化调制水印(DM：dither modulation)是QIM水印方法的一个基本实现(B.Chen et al..Quantization index modulation：a class of provablygood methods fordigital watermarking and information embedding.IEEETrans.Inform.Theory，vol.47，no.4，pp.14231443，2001.)。DM水印方法的基本思想是利用抖动量化器量化载体信号x实现水印信息的嵌入。具体地，DM将要嵌入的信息m编码成一个长为p的G元序列b，它的每个元素b_j满足b_j∈Ω，Ω＝{0，1，…，G-1}；并且，为嵌入多位水印信息，载体信号x被分成p个子序列，即x＝x₁||x₂||…||…x_p，其中第j个子向量x_j的长度为L_j，对于G元DM，需组建G个抖动量化器b_j∈Ω。如果使用量化步长为Δ的均匀量化器，对于L维的输入向量，抖动量化器的中心点可定义为其中，表示整数集，I^L是每个元素都为1的L维向量，为一随机向量用于提升水印的安全性。水印嵌入时根据要嵌入的信息选择对应的量化器，对于b_j，j＝1，…，p，选择量化器修改x_j，即yj=Qbj(xj),]]>其中y_j表示含有水印的向量y的第j个子向量。使用y代替x，然后利用载体信号的逆提取过程得到添加水印后的内容A_w。对于一个要检测水印的数据内容A_u，DM水印检测器使用与水印嵌入相同的载体信号提取过程得到一个可能失真的待检测信号z，并和嵌入时一样将其分成p个子向量，再使用最小距离准则从每个子向量中提取隐藏信息，即b^j=argminbj∈Ω||zj-Qbj(zj)||,]]>j＝1，…，p，其中||·||表示欧拉范数。