[发明专利]用于数据流的鲁棒水印检测方法和装置

说明书

本申请为发明名称为“用于数据流的鲁棒水印嵌入方法及检测方法和装置”的分案申请，原申请的申请日为2017.6.13，申请号为201710441578.4。

技术领域

本发明涉及一种水印方法，尤其涉及用于数据流的鲁棒水印检测方法和装置。

背景技术

随着物联网技术的发展，越来越多的小型智能硬件被广泛的使用，例如手环、环境检测装置等。此类设备都能够通过各种传感器采集数据，并将数据缓存或者传输。这些数据往往源源不断的产生，并以数据流的形式传输。在大数据的时代，很多应用场景下采集的数据具备商业价值，因此版权保护是一个必须要解决的问题。然而，此类设备往往具有一个共同的特征，那就是资源有限，具体地说就是计算资源、存储资源以及能量有限。鲁棒的数字水印就非常适合用于解决资源受限环境中的流数据的版权保护。

数字水印根据其鲁棒性的强弱分为脆弱水印和鲁棒水印。脆弱水印对篡改敏感，因此常用来检测水印载体的完整性；鲁棒水印对于攻击有较强的抵抗能力，因此常用来存储版权信息，使其不易被常见的信号处理手段抹去，起到版权保护的作用。

资源受限环境网络中传输的数据流主要是数值型数据，实施鲁棒水印通常可能遭遇以下几种攻击方式：

①截取，即从无尽的数据流中截取部分片段；

②采样，以某种采样率均匀的选取数据流中的数据项形成新的采样数据流；

③删除，数据流在传输过程中因为主动攻击或者网络环境丢失部分数据项；

④注入，在数据流中插入伪造的数据项；

⑤篡改，以各种方式篡改数据项的感知数据或时间戳；

这些攻击的目标是一致的，即在不影响数据使用价值的前提之下破坏其隐藏的水印信息，从而使得版权所有方无法判定数据的版权信息，实现数据盗用的非法目标。

因此，亟待开发一种针对资源受限环境网络中传输的数据流的鲁棒水印嵌入及检测方法，从而提高对攻击的抵抗能力，起到版权保护的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，现有技术中缺乏针对资源受限环境网络中传输的数据流进行有效地鲁棒水印嵌入及检测的方法，提供一种用于数据流的鲁棒水印嵌入方法及水印检测方法和装置。

本发明第一方面，提供了一种用于数据流的鲁棒水印嵌入方法，包括以下步骤：

数据选取步骤，获取构成数据流的数据项s_i，所述数据项s_i至少包括感知数据以及时间戳t_i，其中i为该数据项在数据流中的序号，选择满足以下公式的数据项为用于承载水印的数据项：

F(p,t_i,K₁)＝＝1；

其中F为判别函数，K₁为选择密钥，p为概率；

数据分组步骤，采用分组密钥K₂对用于承载水印的数据项中时间戳进行哈希函数计算，根据得到的哈希值将该数据项划入到A组或者B组；

数值增减步骤，对A组数据项中的感知数据进行增加水印修改量δ的运算，对B组数据项中的感知数据进行减少水印修改量δ的运算，以实现水印的嵌入。

本发明第二方面，提供了一种用于数据流的鲁棒水印检测方法，包括以下步骤：

数据确定步骤，获取构成数据流的数据项，所述数据项至少包括感知数据以及时间戳t_i，其中i为该数据项在数据流中的序号，确定满足以下公式的数据项为用于承载水印的数据项：

F(p,t_i,K₁)＝＝1；

其中F为判别函数，K₁为选择密钥，p为概率；

数据缓存步骤，采用分组密钥K₂对用于承载水印的数据项中时间戳进行哈希函数计算，根据得到的哈希值将数据项分成A组和B组，并根据所属分组将数据项缓存于对应的两个队列中；

差值检测步骤，计算A组和B组两组数据的感知数据之差的累加值，并在两组数据的数据项个数大于预设数量时，计算两组数据的平均差值，在该平均差值大于预设阈值时判断水印存在，否则认为水印不存在。

本发明第三方面，提供了一种用于数据流的鲁棒水印嵌入装置，包括：

数据选取模块，用于获取构成数据流的数据项s_i，所述数据项s_i至少包括感知数据以及时间戳t_i，其中i为该数据项在数据流中的序号，选择满足以下公式的数据项为用于承载水印的数据项：