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聯(lián)合數(shù)字水印技術(shù)的研究論文
[摘要]本文簡要介紹數(shù)字水印技術(shù)的定義，給出了數(shù)字水印系統(tǒng)框架的描述，并大致介紹了聯(lián)合數(shù)字水印的一些思想。針對DCT變換在比特率較低時，會出現(xiàn)明顯塊效應(yīng)的缺點，提出一種采用Gabor 變換的嵌入方法，使聯(lián)合數(shù)字水印技術(shù)更加完善。
[關(guān)鍵詞]數(shù)字水印 聯(lián)合數(shù)字水印 秘密共享體制 離散余弦變換DCT
數(shù)字水印技術(shù)是在數(shù)字產(chǎn)品中加入不可見標(biāo)記，以達到版權(quán)保護目的的技術(shù)。獨特的水印信息與數(shù)字產(chǎn)品本身緊密結(jié)合在一起，一般是不可見的，但利用相關(guān)技術(shù)就可以對水印信息進行提取與識別，從而確認了數(shù)字產(chǎn)品的所有權(quán)和完整性。數(shù)字水印是把傳統(tǒng)習(xí)慣用的紙張文本水印用到數(shù)字世界，數(shù)字水印描述的方法和技巧允許隱藏信息，例如把文本數(shù)字隱藏到圖像、視頻、音頻等數(shù)字媒體中。這種嵌入需要巧妙地處理數(shù)字資料的內(nèi)容。這種隱藏方法要使媒體的修改不易察覺。對圖像而言對象素值的修改應(yīng)是不可見的，而且根據(jù)不同的應(yīng)用，水印既可以是魯棒的也可以是易碎的，這種被嵌入的水印可以是一段文字、標(biāo)識、序列號等，它與原始數(shù)據(jù)(如圖像、音頻、視頻數(shù)據(jù))緊密結(jié)合并隱藏其中，這種水印通常是不可見的，只有通過專用的檢測器或閱讀器才能提取。
秘密共享源于經(jīng)典密碼理論，是指將共享的秘密在一個用戶集團里進行合理分配，以達到由所有集團成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團里任何單個成員都能且僅能在集團中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個秘密共享體制由秘密的分發(fā)者D、參與者集合 P={P1，P2，…，PN}、接入結(jié)構(gòu)、秘密空間 S、分配算法、恢復(fù)算法等要素構(gòu)成，其中是由P的某些子集作為元素組成的集合，即 2，其元素稱為的授權(quán)子集。一個P上的滿足一般接入結(jié)構(gòu)的秘密共享方案是指：
(1)對于的任何一個授權(quán)子集 A∈，A中的全體成員可以利用他們所擁有的秘密份額來恢復(fù)秘密S；
(2)對于的任何一個非授權(quán)子集BP，B ，B中的成員無法利用他們的秘密份額來重新恢復(fù)秘密S。
秘密共享的概念最早由Shamir和 Blakley在 1979年提出，并給出(r，n)秘密共享門限方案。所謂(r，n)(其中 r、n為正整數(shù)，且 r≤n)秘密共享門限方案是指在用戶數(shù)為n的用戶集團內(nèi)共享某個秘密(如 K)的方法。在這個方法中，任意 r個屬于集團的用戶都能合作計算出K的值，但當(dāng)用戶個數(shù)少于 r時不能計算出 K。如 n個用戶間共享一個密鑰K，每個用戶 i持有一個密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個密鑰碎片ki1 ，ki2 ，…，kir(1≤ i1，i2，…， ir≤n)都可以恢復(fù)出密鑰 K，而由任意r-1個或更少的密鑰碎片都不能得出關(guān)于密鑰 K的信息。 應(yīng)用(r，n)秘密共享體制，攻擊者必須獲得超過一定數(shù)量(門限值 r)的秘密碎片才能獲得密鑰，這樣提高了系統(tǒng)的安全性；當(dāng)某些碎片(不超過n-r個)丟失或被毀時，利用其它秘密份額仍然能夠獲得秘密，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。在恢復(fù)秘密K時，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復(fù)會失敗，不正確的秘密份額又稱為惡意子密。秘密共享體制在實際當(dāng)中應(yīng)用廣泛，可用于分散重要的信息，如通信密鑰的管理、數(shù)據(jù)安全、銀行網(wǎng)絡(luò)管理、導(dǎo)彈控制發(fā)射等。
對于聯(lián)合數(shù)字水印來說，其嵌入過程與一般水印的嵌入過程相同。但是在聯(lián)合用戶的應(yīng)用背景下，當(dāng)檢測過程不成功時，嵌入單一聯(lián)合數(shù)字水印不具備分辨單個聯(lián)合用戶的能力。例如設(shè)用戶為 A、B，當(dāng)水印檢測成功時，即可認定用戶A、B都為具有部分聯(lián)合所有權(quán)的用戶，而且 A、B一起擁有對水印作品的所有聯(lián)合所有權(quán)。但當(dāng)水印檢測不成功時，無法分辨下列三種所有權(quán)分布情況：
(1)用戶 A、B皆為不合法的聯(lián)合用戶。
(2)僅用戶 A為不合法的聯(lián)合用戶。
(3)僅用戶 B為不合法的聯(lián)合用戶。
為了分辨單個聯(lián)合用戶，除了嵌入生成的長度為2L的聯(lián)合數(shù)字水印 W外，用戶A可以嵌入自己的長度為 L的水印 W1，同時用戶 B也嵌入屬于用戶 B的長度為 L的水印W2。這樣檢測結(jié)果可能有以下情形：
(1)成功檢測到所有水�。篧、W1、W2。
(2)水印 W、W1檢測不成功，僅成功檢測水印 W2。
(3)水印 W、W2檢測不成功，僅成功檢測水印 W1。
(4)所有水印檢測均不成功。
對以上情形分別判斷為：
(1)所有水印被成功檢測，用戶 A、B都為合法聯(lián)合用戶。
(2)僅成功檢測水印 W2，那么僅用戶 B都為合法聯(lián)合用戶。
(3)僅成功檢測水印 W1，那么僅用戶 A都為合法聯(lián)合用戶。
(4)所有水印均不能被成功檢測，用戶 A、B都不具備聯(lián)合所有權(quán)。
參考文獻：
[1]陶亮，陶林. DGT與DCT在圖像編碼中的性能比較.
[2]陳海永.DCT域圖像水印算法的研究.
[3]陶亮，莊鎮(zhèn)泉.二維實值離散Gabor變換與DCT在圖像編碼中性能的比較.200.
[4]丁瑋，齊東旭.基于離散余弦變換地數(shù)字圖像水印植入技術(shù).北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，11(3)：71-75.
[5]郭蔚.聯(lián)合數(shù)字水印實現(xiàn)技術(shù)研究.
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