專利名稱：基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動態(tài)版權(quán)保護技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)作為知識產(chǎn)權(quán)的價值正在不斷提高。從技術(shù)方面來說，對數(shù)字產(chǎn)品的保護就是通過足夠的證據(jù)證明作者對數(shù)字產(chǎn)品的所有權(quán)，而嵌入到數(shù)字產(chǎn)品中的水印便是這種證明產(chǎn)品作者所有權(quán)的證據(jù)。水印可以是一段文字、標識、序列號等，它與圖像等原始數(shù)據(jù)緊密結(jié)合并隱藏其中，成為數(shù)據(jù)源不可分離的一部分。一般來說，水印應有如下的幾個基本特征:
A、可證明性:水印應能為受到版權(quán)保護的信息產(chǎn)品的歸屬提供完全和可靠的證據(jù)；
B、不可感知性:不可感知包含兩方面的意思，一個指視覺上的不可見性，即因嵌入水印導致圖像的變化對觀察者的視覺系統(tǒng)來講應該是不可察覺的，最理想的情況是水印圖像與原始圖像在視覺上一模一樣，這是絕大多數(shù)水印算法所應達到的要求；另一方面水印用統(tǒng)計方法也是不能恢復的，如對大量的用同樣方法和水印處理過的信息產(chǎn)品即使用統(tǒng)計方法也無法提取水印或確定水印的存在；
C、魯棒性:魯棒性問題對水印而言極為重要。魯棒性是一個技術(shù)術(shù)語，簡單而言，就是指一個數(shù)字水印應該能夠承受大量的、不同的物理和幾何失真，包括有意的(如惡意攻擊)或無意的(如圖像壓縮、掃描與復印、噪聲污染、尺寸變化等等)。在經(jīng)過這些操作后，魯棒的水印算法應仍能從水印圖像中提取出嵌入的水印或證明水印的存在。目前對多重數(shù)字水印技術(shù)的研究大多局限在靜態(tài)多重數(shù)字水印技術(shù)上，即在嵌入水印前就已經(jīng)明確水印的個數(shù)。靜態(tài)多重數(shù)字水印的生成及嵌入方法基本上可分為以下兩種:(I)多個水印分別嵌入。其基本思想是先對宿主信號進行某些特征的劃分。如Cox將不同的水印分別嵌入到視頻的不同幀中，實現(xiàn)在數(shù)字視頻信號中嵌入多重水印，或者諸如利用小波變換和門限值將不同水印嵌入到不同宿主區(qū)域；也有利用k個不同密鑰對應k個水印的嵌入和提取。顯然，這種多重水印嵌入方法中水印的個數(shù)會受到載體信號容量和嵌入算法的影響，不可能在一個固定載體中嵌入較多水印。(2)多個水印合并后嵌入。就是先把多個欲嵌入的水印合并成一個水印后再嵌入到宿主中，嵌入和提取方法都回歸成單一水印的操作。這種方案可以較好地擺脫載體容量和嵌入算法對嵌入水印個數(shù)的限制，但必須事先知道要嵌入的水印內(nèi)容及其數(shù)量，同時要解決多個水印合并的問題，考慮到宿主信號的冗余量有限，不可能簡單地把多個水印拼接后嵌入，尤其是遇到水印類型不同的情況。有鑒于此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進和提聞。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法和系統(tǒng)。旨在解決多著作權(quán)問題和數(shù)字產(chǎn)品在發(fā)布、銷售和使用等不同階段的版權(quán)認證問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)，其中，包括:
數(shù)據(jù)庫，用于預先保存選塊密鑰、重組密鑰和版權(quán)信息密鑰；
分塊模塊，用于根據(jù)選塊密鑰對原始圖像進行選塊處理，確認水印嵌入的區(qū)域；
處理模塊，對所述水印嵌入的區(qū)域作8 * 8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣M，取每個8*8小塊中坐標為(m_x、m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣M:,其中，其中坐標(m_x、m_y)就是根據(jù)一個數(shù)獨矩陣所確定的，該數(shù)獨矩陣就是數(shù)據(jù)庫中的重組密鑰；
水印預處理模塊，用于根據(jù)版權(quán)信息密鑰對二值水印圖像I_B進行預處理，生成一矩WMI_B ；
嵌入模塊，用于按表達式:ML' = ML +a.* i￥/_5 ,將二值水印圖像I_B嵌入到系數(shù)矩陣ME中得到ML'矩陣，其中a為嵌入強度因子，再將系數(shù)矩陣M每個8*8小塊中坐標為(m_x，m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣ML’重新賦值得新系數(shù)矩陣M1,對新的系數(shù)矩陣麗_作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)，其中，還包括水印檢測模塊，用于對嵌入二值水印圖像I_B的圖像Γ ,通過半忙提取出二值水印圖像I_B。所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)，其中，所述水印預處理模塊進一步包括:
置亂單元，用于使二值水印圖像的黑白點分布趨于某種意義上的均勻化；
占“I”比控制處理單元，用于使水印圖像的占“I”比小于8%。所謂占“I”比是指二值圖像中灰度值為“ I ”的個數(shù)與灰度值為“O”和“ I ”的總個數(shù)的百分比。一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，其中，包括以下步驟:
51、預先保存選塊密鑰、重組密鑰和版權(quán)信息密鑰；
52、根據(jù)選塊密鑰對原始圖像進行選塊處理，確認水印嵌入的區(qū)域；
53、對所述水印嵌入的區(qū)域作8*8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣Α ，取每個8*8小塊中坐標為(m_x、m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣i￥￡，其中，其中坐標(m_x、m_y)就是根據(jù)一個數(shù)獨矩陣所確定的，其保存在重組密鑰中；
54、根據(jù)版權(quán)信息密鑰對二值水印圖像I_B進行預處理，生成一矩陣MT—5；
55、按表達式:ML'= ML +a.*爐_ 5 ,將二值水印圖像I_B嵌入到系數(shù)矩陣Μ:中得到』￥乙'矩陣，其中a為強度因子；
56、將系數(shù)矩陣Af每個8*8小塊中坐標為(m_x,m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣ML’重新賦值得新系數(shù)矩陣Ι 1，對新的系數(shù)矩陣i￥'作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像I'。所述的基于數(shù)獨 和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，其中，所述步驟S4具體包括:
S41、將版權(quán)信息、簽名信息制作成二值水印圖像I_B ；542、使二值水印圖像I_B的黑白點分布趨于某種意義上的均勻化；
543、使二值水印圖像I_B的占“I”比小于8%。所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，其中，還包括步驟S7、對嵌入二值水印圖像I_B的圖像Γ，通過半忙提取出二值水印圖像I_B。所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其中，所述坐標(m_x、m_y)根據(jù)一 4X4的數(shù)獨矩陣所確定。有益效果:
本申請的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法和系統(tǒng)，利用數(shù)獨的特性解決了多重水印動態(tài)地嵌入到不同宿主區(qū)域的問題；從而實現(xiàn)了一個魯棒性的水印算法，解決多著作權(quán)問題和數(shù)字產(chǎn)品在發(fā)布、銷售和使用等不同階段的版權(quán)認證問題。本發(fā)明中的動態(tài)多重水印算法，不僅有實用而且可操作性強，還是一個很好的可擴展性模板:后續(xù)提出的任何加性數(shù)字水印均可基于該模板實現(xiàn)動態(tài)嵌入。


圖1為本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法的流程圖。圖3為一 9X9的數(shù)獨矩陣的示意圖。
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圖4為本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)中DCT變換域中嵌入算法步驟和水印預處理步驟的流程圖。圖5為一 4X4的數(shù)獨矩陣的示意圖。圖6為本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)中半盲提取的流程圖。圖7為本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)的實施例中原始二值水印圖像的示意圖。圖8為本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)的實施例中置亂后的二值水印圖像的示意圖。圖9為本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)的實施例中原始圖像的不意圖。圖10為本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)的實施例中嵌入二值水印圖像后的圖像的示意圖。圖11a、圖1lb和圖1lc所示分別為圖10中嵌入二值水印圖像后的圖像受到刪除行列攻擊、尺度變換攻擊、卷積攻擊后的提取的二值水印圖像的示意圖。圖12a、圖12b和圖12c所示分別為圖10中嵌入二值水印圖像后的圖像受到JPEG80攻擊、JPEG40攻擊、JPEG30攻擊后的提取的二值水印圖像的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法和系統(tǒng)，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
多著作權(quán)問題指在數(shù)字產(chǎn)品的設(shè)計尤其是通過網(wǎng)絡協(xié)議協(xié)作完成設(shè)計的過程中出現(xiàn)的多個創(chuàng)造者的情況，而每個作者進入產(chǎn)品設(shè)計的時間又各不相同。在網(wǎng)絡高度發(fā)展的今天，一件數(shù)字產(chǎn)品出現(xiàn)多個作者且作者間可能并不熟悉的情況是很常見的。隨著作品的不斷完善，作者的人數(shù)也可能不斷增加。為了保護每位作者的權(quán)利，應將每位作者的身份水印嵌入到數(shù)字產(chǎn)品中?？梢钥吹剑谀骋粫r刻(即使這時數(shù)字產(chǎn)品已經(jīng)在網(wǎng)絡上發(fā)布)產(chǎn)品中嵌入的是到該時刻為止所有作者的水印，而下一時刻是否還會有其他水印嵌入或有哪些水印嵌入對水印嵌入算法來說都是無法事先預料的。這就是本動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)的特點——無法在嵌入水印前預知有多少水印將嵌入到數(shù)字產(chǎn)品中。這是網(wǎng)絡世界對數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)、發(fā)布、銷售等各個環(huán)節(jié)提出的新要求，本發(fā)明就是從實用性角度出發(fā)提出相應的動態(tài)多重水印技術(shù)。其在某一時刻(即使這時數(shù)字產(chǎn)品已經(jīng)在網(wǎng)絡上發(fā)布)產(chǎn)品中嵌入的是到該時刻為止所有作者的水印，而下一時刻是否還會有其他水印嵌入或有哪些水印嵌入對水印嵌入算法來說都是無法事先預料的。所以動態(tài)多重水印第一個要解決的技術(shù)難題就是如何確保后續(xù)嵌入的水印是嵌入到不同宿主區(qū)域，避免因重疊造成的提取誤差。第二個要解決的問題:動態(tài)多重水印隨著時間的推進陸續(xù)會有很多水印要嵌入到作品中，這就要求新設(shè)計的水印嵌入算法得有較大的嵌入容量。第三個要解決的問題就是如何將動態(tài)多重數(shù)字水印算法很好地應用到動態(tài)版權(quán)保護中去，這就要求設(shè)計一個實用性好可操作性強的動態(tài)多重數(shù)字水印版權(quán)保護系統(tǒng)。為了方便理解，我們先介紹一下數(shù)獨的概念?！稊?shù)獨》是一種邏輯游戲，玩家需要根據(jù)9X9盤面上的已知數(shù)字，推理出所有剩余空格的數(shù)字，并滿足每一行、每一列、每一個粗線宮內(nèi)的數(shù)字均含1-9且不重復。數(shù)獨中的數(shù)字排列千變?nèi)f化，有6，670, 903, 752，021, 072, 936，960(約有6.67X10的21次方)種組合，2005年由Bertram Felgenhauer和Frazer Jarvis計算出該數(shù)字，并將計算方法發(fā)布在他們網(wǎng)站上，如果將等價終盤(如旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、行行對換，數(shù)字對換等變形)不計算，則有5，472，730，538個組合。 若以某個9 X 9數(shù)獨矩陣為密鑰，則其安全性很高，且該密鑰所占存儲空間很小。一個9X9的數(shù)獨矩陣如圖3所示。從數(shù)獨矩陣中任意選取兩行，該兩行中任意屬于同一列的兩個數(shù)xil，j, yi2, j構(gòu)成坐標(xil，j, yi2, j)，可得到九個這樣的坐標點，根據(jù)數(shù)獨的規(guī)則特性可以判定這九個坐標點互不相同，其中il、i2、j均可取1-9的整數(shù)。例如在圖2.2.6中，取il=l，i2=2則可得到如下九個坐標:
(9，2)，(8,6), (5，7)，(7, I), (6，3)，(2,4), (1,5), (3,8), (4,9)；
可以斷定該九個坐標必定互不相同，即不存在重疊坐標點。同理，當il=3，i2=2時，也可以得到互不相同的九個點:
(3，2)，(1,6), (4，7)，(8, I), (9，3)，(5,4), (7，5)，(6,8), (2,9)；
認真比較可以發(fā)現(xiàn)以上18個點也互不相同，經(jīng)分析可以得出如下結(jié)論:9X9的數(shù)獨矩陣中任意的三行可以確定18個互不重疊的坐標點。進一步研究不難得出這樣個通用的結(jié)論:nXn的數(shù)獨矩陣的任意η行可以確定(η_1)*η個互不重疊的坐標點，其中η=2的2次方，3的2次方，4的二次方……。該結(jié)論為解決將水印動態(tài)嵌入到不同宿主區(qū)域的問題準備了理論基礎(chǔ)。請參閱圖1，其為基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)，如圖所示，包括:
數(shù)據(jù)庫100，用于預先保存選塊密鑰、重組密鑰和版權(quán)信息密鑰；
分塊模塊200，用于根據(jù)選塊密鑰對原始圖像進行選塊處理，確認水印嵌入的區(qū)域；
處理模塊300，對所述水印嵌入的區(qū)域作8*8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣Af，取每個8*8小塊中坐標為(m_x、m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣iWI,其中，其中坐標(m_x、m_y)就是根據(jù)一個數(shù)獨矩陣所確定的，其保存在重組密鑰中；
水印預處理模塊400，用于根據(jù)版權(quán)信息密鑰對二值水印圖像I_B進行預處理，生成一矩陣M/_5 ;
嵌入模塊500，用于按表達式:M:' = ML +a.* M/_S ,將二值水印圖像I_B嵌入到系數(shù)矩陣M:中得到矩陣，其中a為強度因子，再將系數(shù)矩陣麗每個8*8小塊中坐標為(m_x,m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣MT重新賦值得新系數(shù)矩陣p對新的系數(shù)矩陣作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像,首先，必須建立一數(shù)據(jù)庫100，其預先保存選塊密鑰、重組密鑰和版權(quán)信息密鑰。其中，選塊密鑰、重組密鑰分別存放一數(shù)獨矩陣。然后分塊模塊200，根據(jù)選塊密鑰對原始圖像進行選塊處理，確認水印嵌入的區(qū)域。因為一般來說，原始圖像都比較大(如2048*2048)，必須先對原始圖像進行分塊，選 取一塊作為水印嵌入的區(qū)域。如選取的區(qū)域大小為256*256。處理模塊300對所述水印嵌入的區(qū)域作8*8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣Λ/，取每個8*8小塊中坐標為(m_x、m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣，其中，其中坐標(m_x、m_y)就是根據(jù)一個數(shù)獨矩陣所確定的，其保存在重組密鑰中。在本實施例中，其通過一 4*4的數(shù)獨矩陣確定，下面會進行詳細介紹。水印預處理模塊400根據(jù)版權(quán)信息密鑰對二值水印圖像I_B進行預處理，生成一矩陣。嵌入模塊500按表達式:ML' = ML +a.* Mi_B ,將二值水印圖像Ι_Β嵌入到系數(shù)矩陣i￥Z中得到IiZ1矩陣，其中a為強度因子。再將系數(shù)矩陣M每個8*8小塊中坐標為(m_x，m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣ML’重新賦值得新系數(shù)矩陣Jf'，對新的系數(shù)矩陣AT作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像從而完成了水印的嵌入。其中，需要注意地是，在處理模塊300中，圖像作離散余弦變換后大部分參數(shù)接近于零，只有左上角的低頻部分有較大的數(shù)值，中頻部分參數(shù)值相對較小，而大部分高頻參數(shù)值非常小，接近于零。所以在離散余弦變換域中，嵌入水印的位置主要定在低中頻帶系數(shù)，因為該部分的系數(shù)低通濾波之后仍能保全下來。與此相對地，所述數(shù)獨矩陣的大小應當適且。請參閱圖4，其中，DCT變換域中嵌入算法步驟:
首先，對原始圖像1作8*8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣J/,取每個8*8小塊中坐標為(m_x,m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣MZ ,保存一份MZ矩陣數(shù)據(jù)到Key_l中作為提取密鑰。然后，制作二值圖像1_B，預處理后得到占“I”比小于10%的矩陣M/_5 ,所謂占“I”比是指二值圖像中灰度值為“I”的個數(shù)與灰度值為“O”和“I的S個數(shù)的百分比。按表達式:ML1 = ML +a.* M1_B ,將二值圖像I_B嵌入到系數(shù)矩陣I l中得到ΜΓ矩陣。再將系數(shù)矩陣Jtf每個8*8小塊中坐標為(m_x，m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣ML’重新賦值得新系數(shù)矩陣ibf。最后，對新的系數(shù)矩陣復I作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像Γ。請繼續(xù)參閱圖4，所述水印預處理模塊400中進行水印預處理，其包括:將版權(quán)信息、簽名信息制作成二值水印圖像I_B ;然后，使二值水印圖像I_B的黑白點分布趨于某種意義上的均勻化；最后，使二值水印圖像I_B的占“I”比小于8%。其中，關(guān)鍵點在于:
(1)置亂去相關(guān)性，使二值水印圖像的黑白點分布趨于某種意義上的均勻化，即相同小區(qū)域中黑點或白點的數(shù)量相差不大，為后續(xù)的進一步預處理奠定基礎(chǔ)；
(2)占“I”比控制處理，使水印圖像的占“I”比小于8%。所謂占“I”比是指二值圖像中灰度值為“I”的個數(shù)與灰度值為“O”和“I”的總個數(shù)的百分比。在加性嵌入模式中，處理后的水印對宿主圖像質(zhì)量質(zhì)量影響很小。具體處理方式就是給對水印進行“O”行或“O”列擴充，以降低占“I”比(關(guān)于占“I”比的理論及控制處理，是發(fā)明人獨創(chuàng)的，采用這種方法，可以有效降低后續(xù)圖像處理難度)。本發(fā)明還提供了一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，如圖2所示，包括以下步驟:`
51、預先保存選塊密鑰、重組密鑰和版權(quán)信息密鑰；
52、根據(jù)選塊密鑰對原始圖像進行選塊處理，確認水印嵌入的區(qū)域；
53、對所述水印嵌入的區(qū)域作8*8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣K取每個8*8小塊中坐標為(m_x、m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣A/i，其中，其中坐標(m_x、m_y)就是根據(jù)一個數(shù)獨矩陣所確定的，其保存在重組密鑰中；
54、根據(jù)版權(quán)信息密鑰對二值水印圖像I_B進行預處理，生成一矩陣MZ— 5 ；
55、按表達式:ML'= ML +a.* MI_ B ,將二值水印圖像I_B嵌入到系數(shù)矩陣ML中得到矩陣，其中a為強度因子；
56、將系數(shù)矩陣M每個8*8小塊中坐標為(m_x,m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣ML’重新賦值得新系數(shù)矩陣Jlf'，對新的系數(shù)矩陣作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像
O進一步地，所述步驟S4具體包括:
541、將版權(quán)信息、簽名信息制作成二值水印圖像I_B；
542、使二值水印圖像I_B的黑白點分布趨于某種意義上的均勻化；
543、使二值水印圖像I_B的占“I”比小于8%。下面通過一個具體例子來說明是如何實現(xiàn)水印動態(tài)嵌入的。首先、確定一個4X4大小的廣義數(shù)獨矩陣M4，如圖5所示:
然后、利用數(shù)獨矩陣M4的任意三行確定8個互不重疊的坐標，如取前三行可以得到如下 8 個坐標:Zl(l,3), Z2(2,4), Z3(3, I), Z4 (4, 2), Z5 (4，3)，Z6 (3，4)，Z7 (2, I),Z8(l，2)；
當作品的作者A于Tl時間完成自己的工作，作者A于Tl時間選取坐標Zl (1，3)按技術(shù)方案二的嵌入算法嵌入自己的版權(quán)信息，即對選取的原始圖像作品I作8*8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣V取每個8*8小塊中坐標為Zl (1，3)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣，然后按技術(shù)方案二中步驟完成水印嵌入。同樣該作品的另一個作者B于T2時間完成自己的工作，作者B于T2時間選取坐標Z2 (2，4)也按技術(shù)方案二的嵌入算法嵌入自己的版權(quán)信息，同理接下來的作者均在自己的工作完成后選取剩下的坐標再按技術(shù)方案二嵌入自己的版權(quán)信息，如此往復便實現(xiàn)了一個隨著時間推進的動態(tài)水印嵌入效果，而且保證了所嵌入的水印都是嵌在不同的宿主區(qū)域。最后，當作者數(shù)量大于8個的時候，可以再選取作品中的另一幅圖像作為原始圖像I，然后再按上述步驟嵌入各個作者的版權(quán)信息。進一步地，利用發(fā)明人針對數(shù)獨矩陣中做出的一個結(jié)論:nXn的數(shù)獨矩陣的任意η行可以確定(η-1)*η個互不重疊的坐標點。即4X4的數(shù)獨矩陣可以確定出3X4=12個互不重疊的坐標點。如此一來，即可提供出12個互不重疊的坐標點給不同的作者，用于其嵌入版權(quán)信息。此也是本發(fā)明的關(guān)鍵之一，其中，η可以為k的2次方。更進一步地，所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法還包括步驟
S7、對嵌入二值水印圖像I_B的圖像通過半忙提取出二值水印圖像I_B，其過程如圖6所示。請一并參閱圖7、圖8和圖9，其分別為原始二值水印圖像的示意圖、置亂后的二值水印圖像的不意圖和原始圖像的不意圖。對嵌入二值水印圖像I_B的圖像(如圖10所不)進行JPEG攻擊后，其提取的二值水印圖像分別如圖12a (JPEG80攻擊)、12b (JPEG40攻擊)和12c (JPEG30攻擊)所示。另外，如圖11a、Ilb和Ilc所示，其分別為受到刪除行列攻擊、尺度變換攻擊、卷積攻擊后的提取的二值水印圖像的示意圖。由此可見，其魯棒性較佳，能抵抗普通攻擊。同時，其嵌入容量也比較理想(256*256的宿主區(qū)域里能嵌入12個32*32的水印)，使水印嵌入容量與水印魯棒性取得平衡。12個水印按互不重疊的坐標進行嵌入，所以也可以分別在不同時刻嵌入，實現(xiàn)了動態(tài)嵌入效果。綜上所述，本發(fā)明的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法和系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)庫、分塊模塊、處理模塊、水印預處理模塊和嵌入模塊。其利用數(shù)獨的特性解決了多重水印動態(tài)地嵌入到不同宿主區(qū)域的問題；從而實現(xiàn)了一個魯棒性的水印算法，解決多著作權(quán)問題和數(shù)字產(chǎn)品在發(fā)布、銷售和使用等不同階段的版權(quán)認證問題。本發(fā)明中的動態(tài)多重水印算法，不僅有實用而且可操作性強，還是一個很好的可擴展性模板:后續(xù)提出的任何加性數(shù)字水印均可基于該模板實現(xiàn)動態(tài)嵌入。應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)，其特征在于，包括: 數(shù)據(jù)庫，用于預先保存選塊密鑰、重組密鑰和版權(quán)信息密鑰； 分塊模塊，用于根據(jù)選塊密鑰對原始圖像進行選塊處理，確認水印嵌入的區(qū)域； 處理模塊，對所述水印嵌入的區(qū)域作8 * 8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣Af,取每個8*8小塊中坐標為(m_x、m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣Mi,其中，其中坐標(m_x、m_y)就是根據(jù)一個數(shù)獨矩陣所確定的，該數(shù)獨矩陣就是數(shù)據(jù)庫中的重組密鑰； 水印預處理模塊，用于根據(jù)版權(quán)信息密鑰對二值水印圖像I_B進行預處理，生成一矩陣 Ml _ B ； 嵌入模塊，用于按表達式:M:1 = U +a.*遞_5 ,將二值水印圖像I_B嵌入到系數(shù)矩陣MZ中得到MZ1矩陣，其中a為強度因子，再將系數(shù)矩陣l每個8*8小塊中坐標為(m_x,m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣ML’重新賦值得新系數(shù)矩陣AT ,對新的系數(shù)矩陣JT作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像Z1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)，其特征在于，還包括水印檢測模塊，用于對嵌入二值水印圖像I_B的圖像Γ，通過半忙提取出二值水印圖像I_B。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護系統(tǒng)，其特征在于，所述水印預處理模塊進一步包括: 置亂單元，用于使二值水印圖像的黑白點分布趨于某種意義上的均勻化； 占“ I”比控制處理單元，用于使水印圖像的占“ I”比小于8% ； 所謂占“ I”比是指二值圖像中灰度值為“ I”的個數(shù)與灰度值為“O”和“ I”的總個數(shù)的百分比。
4.一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、預先保存選塊密鑰、重組密鑰和版權(quán)信息密鑰； 52、根據(jù)選塊密鑰對原始圖像進行選塊處理，確認水印嵌入的區(qū)域； 53、對所述水印嵌入的區(qū)域作8*8分塊離散余弦變換得系數(shù)矩陣JVi，取每個8*8小塊中坐標為(m_x、m_y)的數(shù)重組一個系數(shù)矩陣Μ:,其中，其中坐標(m_x、m_y)就是根據(jù)一個數(shù)獨矩陣所確定的，其保存在重組密鑰中； 54、根據(jù)版權(quán)信息密鑰對二值水印圖像I_B進行預處理，生成一矩陣Μ!_B； 55、按表達式:MT= ML +a.* Ml_B ,將二值水印圖像I_B嵌入到系數(shù)矩陣ML中得到JiI1矩陣，其中a為強度因子； 56、將系數(shù)矩陣M每個8*8小塊中坐標為(m_x,m_y)的數(shù)按系數(shù)矩陣ML’重新賦值得新系數(shù)矩陣JT，對新的系數(shù)矩陣Af1作離散余弦逆變換得到嵌入二值水印圖像I_B的圖像Γ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，其特征在于，所述步驟S4具體 包括: S41、將版權(quán)信息、簽名信息制作成二值水印圖像I_B ；S42、使二值水印圖像I_B的黑白點分布趨于某種意義上的均勻化； S43、使二值水印圖像I_B的占“1“比小于8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，其特征在于，還包括步驟S7、對嵌入二值水印圖像I_B的圖像Γ，通過半忙提取出二值水印圖像I_B。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法，其特征在于，所述坐標(m_x、m_y)根據(jù)一 4X4的數(shù)獨矩陣所確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)獨和多重數(shù)字水印的動態(tài)版權(quán)保護方法和系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)庫、分塊模塊、處理模塊、水印預處理模塊和嵌入模塊。其利用數(shù)獨的特性解決了多重水印動態(tài)地嵌入到不同宿主區(qū)域的問題；從而實現(xiàn)了一個魯棒性的水印算法，解決多著作權(quán)問題和數(shù)字產(chǎn)品在發(fā)布、銷售和使用等不同階段的版權(quán)認證問題。本發(fā)明中的動態(tài)多重水印算法，不僅有實用而且可操作性強，還是一個很好的可擴展性模板后續(xù)提出的任何加性數(shù)字水印均可基于該模板實現(xiàn)動態(tài)嵌入。
文檔編號G06F21/16GK103093127SQ20131002106
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者張力, 黎洪宋, 晏細蘭 申請人:深圳大學