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擴(kuò)頻技術(shù)在數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用
摘要：首先對(duì)數(shù)字水印技術(shù)作了一般概述，重點(diǎn)分析了擴(kuò)頻技術(shù)的原理及特點(diǎn)，應(yīng)用到數(shù)字水印技術(shù)中的方法和優(yōu)點(diǎn)，最后給出了一個(gè)利用擴(kuò)頻技術(shù)的典型方案。．引言由于多媒體技術(shù)取得了重大發(fā)展，使得非法拷貝和傳播有價(jià)值、受版權(quán)保護(hù)的數(shù)字產(chǎn)品相當(dāng)容易。這種所謂的盜版給音樂(lè)、影視、廣播和軟件行業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。
傳統(tǒng)的版權(quán)保護(hù)方法包括：在通信網(wǎng)中限制某些站點(diǎn)的存取和對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行加密且嚴(yán)格管理密碼，這種稱之為“信任系統(tǒng)”通過(guò)阻止未授權(quán)用戶訪問(wèn)多媒體數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)。然而，一旦授權(quán)用戶非法拷貝、非法傳播給其他用戶，這種系統(tǒng)對(duì)版權(quán)保護(hù)無(wú)濟(jì)于事。
針對(duì)以上情況，數(shù)字水印技術(shù)被提出且被認(rèn)為最有希望成為“信任系統(tǒng)”的補(bǔ)充。數(shù)字水印技術(shù)是將一段特殊的信息隱藏在文本、圖像、視頻、音頻等多媒體數(shù)據(jù)中，這種特殊的信息即數(shù)字水印永久地和多媒體數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。與加密技術(shù)不同，這種技術(shù)對(duì)原數(shù)據(jù)基本上不作改變。 水印標(biāo)明數(shù)據(jù)的所有者、日期、權(quán)限等信息，就像產(chǎn)品的商標(biāo)一樣。因而，水印可用于標(biāo)題說(shuō)明、數(shù)據(jù)鑒別、保密通信和版權(quán)保護(hù)等，根據(jù)不同的目的，水印包含的信息不同。
2．?dāng)?shù)字水印技術(shù)的框架
目前，數(shù)字水印技術(shù)仍沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文以圖像數(shù)據(jù)為例，其一般原理同樣適用于其它多媒體數(shù)據(jù)。圖 1、圖2、圖3 分別示出了數(shù)字水印技術(shù)涉及的三個(gè)過(guò)程：水印的加入、通信、水印檢測(cè)。
圖 1 水印生成及加入過(guò)程
圖 1 可分成 C1、C2 兩個(gè)過(guò)程。原始圖像 I 和版權(quán)信息S通過(guò) C1運(yùn)算生成水印W ,掩蔽 M 、關(guān)鍵字 K 和原始圖像 I 通過(guò) C2 運(yùn)算過(guò)程生成含水印的圖像 I’。關(guān)鍵字 K的作用有二，一是保密性：K僅為授權(quán)部門所知；二是指定加入水印的位置，掩蔽 M 的目的是利用HVS(人的視覺(jué)系統(tǒng))特性，加入盡可能強(qiáng)的水印信號(hào)到原始圖像 I 中，以便提高水印的健壯性。
圖像 I’ 在傳播過(guò)程中必然會(huì)受到各種有意或無(wú)意的干擾而變形成圖像 I” ,這一過(guò)程可用通信領(lǐng)域的通信信道來(lái)表示。如圖 2。
圖2 水印通信
水印檢測(cè)可分為水印提取和驗(yàn)證。提取過(guò)程是利用關(guān)鍵字 K 從變形的圖像I” 中通過(guò)E1運(yùn)算提取出可能的水印 W’ ，這一過(guò)程有可能利用原始圖像 I；驗(yàn)證是將W’和W作相似性比較，比較過(guò)程用sim(W,W’) 表示，如結(jié)果滿足一定條件，比如 sim(W,W’)≈1,可認(rèn)為圖像 I” 中含水印W, 這一結(jié)果可用作版權(quán)的證據(jù)，因而能確定出圖像 I” 的所有者 ，如圖3 表示。
圖3 水印檢測(cè)與驗(yàn)證
3．?dāng)?shù)字水印的種類
對(duì)于數(shù)字圖像來(lái)說(shuō)，水印技術(shù)就是通過(guò)改變圖像數(shù)據(jù)的值來(lái)加入水印，根據(jù)加入方法不同，水印技術(shù)分成：時(shí)域法和頻域法。
時(shí)域法直接改變圖像元素的值，一般是在圖像元素的亮度或色帶中加入調(diào)制的水印信號(hào)。
頻域法利用某種數(shù)學(xué)變換，將圖像用頻域表示，通過(guò)改變圖像的某些頻域系數(shù)來(lái)加入水印，然后利用反變換生成含水印的圖像，常用的數(shù)學(xué)變換有離散傅立葉和離散余弦變換。
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