[发明专利]结合密码学的安全性水印算法

权利要求书

1.结合密码学的安全性水印方法，其技术要点是：将水印系统分为系统层，信息层和传输层，在信息层对水印进行了载体相关性加密，用以应对未经授权的嵌入中的拷贝攻击；在传输层对水印的嵌入位置和强度同样进行了加密，用以应对未经授权的检测中的同源检测攻击；而系统层的双水印机制确保了水印能够检测到未经授权的去除中的共谋攻击。具体原理如下：

(1)在信息层对水印信息的加密是基于载体特征的，即提取载体特征作为加密密钥之一，结合用户私钥共同对水印加密，因此加密后的水印序列是与该载体相关的，水印提取时需要重新提取载体特征，与用户私钥一起对水印信息进行解密，因此将一个载体中的水印拷贝到另一个载体后，水印提取阶段不能对其进行正确的解密，因此是无效的水印，从而防止了拷贝攻击。

(2)在传输层对水印的嵌入位置和嵌入强度分别进行加密，使得即使攻击者即使知道嵌入水印的位置，他也很难得到水印嵌入的强度，以及水印序列的顺序，从而防止了同源检测攻击。

(3)系统层面上采用双水印嵌入机制，即公共水印和私有水印。对于相同的载体，其公共水印相同，并且嵌入位置相同，私有水印用来标识版权等特殊需要的信息，可以不同。因此即使经过共谋攻击，公共水印仍然存在，而私有水印被去除。因此通过检测公共水印是否存在即可判断载体是否受到了共谋攻击。

2.根据权利要求1所述的在信息层对水印信息加密，其特征是实际嵌入到载体中的是经过加密后的水印序列，并且是与载体相关的，因此该水印只在该载体中有效。其具体过程如下：

(1)边信息提取：计算图像的梯度，将其投影并累加到8个主方向，对八个主方向的累计梯度值进行排序，将排序序列作为图像的边信息或公钥。

(2)密钥预处理：将公钥和私钥按位异或作为最终的加密密钥。

(3)水印的DES加密：用本文提出的将DES雪崩效应扩展到全局的新的算法，对水印序列进行加密。

(4)水印的纠错编码：用汉明纠错编码对加密后的水印序列进行编码，纠正传输层的可能的错误。

(5)水印的置乱：采用Arnold置乱算法对水印序列进行置乱，防止裁减攻击。

3.根据权利要求书1所述的在传输层对水印的嵌入位置和嵌入强度分别进行加密，其特征是用logistic混沌序列对水印的嵌入位置进行加密，使得即使攻击者拿到了水印的所有比特，也无法将其正确的排序。而对嵌入强队的加密保证了即使知道嵌入的位置，也无法得到嵌入的水印值。其具体过程如下：

(1)基于logistics混沌序列的顺序序列加密(Lose算法)：用logistic算法产生混沌序列，将其作为位置序列seq，然后依次从顺序序列中无放回的取出seq序列对应的序号，将其加入最终的加密序列。

(2)对嵌入位置的加密：相对载体进行分块，分块嵌入的先后顺序由Lose算法计算得到，每个分块内部的嵌入顺序同样由Lose算法得出。

(3)对嵌入强度的加密：根据每个嵌入位置的像素值，确定可用于嵌入水印的候选位平面，然后根据logistic混沌序列确定最终的嵌入位平面。

4.根据权利要求书1所述，在系统层面上采用双水印嵌入机制，其特征是将提取到的载体特征作为公共水印嵌入到载体中。对于同一副图像，其嵌入公共水印的位置相同，从而使得即使载体受到了共谋攻击，其公共水印仍然存在。