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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(jiǎn)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(duì)DCT變換在比特率較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯塊效應(yīng)的缺點(diǎn)，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(jiàn)標(biāo)記，以達(dá)到版權(quán)保護(hù)目的的技術(shù)。獨(dú)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(jiàn)的，但利用相關(guān)技術(shù)就可以對(duì)水印信息進(jìn)行提取與識(shí)別，從而確認(rèn)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(jué)。對(duì)圖像而言對(duì)象素值的修改應(yīng)是不可見(jiàn)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(shí)、序列號(hào)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(jiàn)的，只有通過(guò)專(zhuān)用的檢測(cè)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(gè)用戶集團(tuán)里進(jìn)行合理分配，以達(dá)到由所有集團(tuán)成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團(tuán)里任何單個(gè)成員都能且僅能在集團(tuán)中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個(gè)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(chēng)為的授權(quán)子集。一個(gè)P上的滿足一般接入結(jié)構(gòu)的秘密共享方案是指：
(1)對(duì)于的任何一個(gè)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(lái)恢復(fù)秘密S；
(2)對(duì)于的任何一個(gè)非授權(quán)子集BP，B ，B中的成員無(wú)法利用他們的秘密份額來(lái)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(mén)限方案。所謂(r，n)(其中 r、n為正整數(shù)，且 r≤n)秘密共享門(mén)限方案是指在用戶數(shù)為n的用戶集團(tuán)內(nèi)共享某個(gè)秘密(如 K)的方法。在這個(gè)方法中，任意 r個(gè)屬于集團(tuán)的用戶都能合作計(jì)算出K的值，但當(dāng)用戶個(gè)數(shù)少于 r時(shí)不能計(jì)算出 K。如 n個(gè)用戶間共享一個(gè)密鑰K，每個(gè)用戶 i持有一個(gè)密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個(gè)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(gè)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(guò)一定數(shù)量(門(mén)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(guò)n-r個(gè))丟失或被毀時(shí)，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(shí)，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復(fù)會(huì)失敗，不正確的秘密份額又稱(chēng)為惡意子密。秘密共享體制在實(shí)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(duì)于聯(lián)合數(shù)字水印來(lái)說(shuō)，其嵌入過(guò)程與一般水印的嵌入過(guò)程相同。但是在聯(lián)合用戶的應(yīng)用背景下，當(dāng)檢測(cè)過(guò)程不成功時(shí)，嵌入單一聯(lián)合數(shù)字水印不具備分辨單個(gè)聯(lián)合用戶的能力。例如設(shè)用戶為 A、B，當(dāng)水印檢測(cè)成功時(shí)，即可認(rèn)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(duì)水印作品的所有聯(lián)合所有權(quán)。但當(dāng)水印檢測(cè)不成功時(shí)，無(wú)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(gè)聯(lián)合用戶，除了嵌入生成的長(zhǎng)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(zhǎng)度為 L的水印 W1，同時(shí)用戶 B也嵌入屬于用戶 B的長(zhǎng)度為 L的水印W2。這樣檢測(cè)結(jié)果可能有以下情形：
(1)成功檢測(cè)到所有水印：W、W1、W2。
(2)水印 W、W1檢測(cè)不成功，僅成功檢測(cè)水印 W2。
(3)水印 W、W2檢測(cè)不成功，僅成功檢測(cè)水印 W1。
(4)所有水印檢測(cè)均不成功。
對(duì)以上情形分別判斷為：
(1)所有水印被成功檢測(cè)，用戶 A、B都為合法聯(lián)合用戶。
(2)僅成功檢測(cè)水印 W2，那么僅用戶 B都為合法聯(lián)合用戶。
(3)僅成功檢測(cè)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(cè)，用戶 A、B都不具備聯(lián)合所有權(quán)。
參考文獻(xiàn)：
[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(shí)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?cái)?shù)字圖像水印植入技術(shù).北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，11(3)：71-75.
[5]郭蔚.聯(lián)合數(shù)字水印實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究.
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