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擴頻技術(shù)在數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用
摘要：首先對數(shù)字水印技術(shù)作了一般概述，重點分析了擴頻技術(shù)的原理及特點，應(yīng)用到數(shù)字水印技術(shù)中的方法和優(yōu)點，最后給出了一個利用擴頻技術(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值、受版權(quán)保護的數(shù)字產(chǎn)品相當(dāng)容易。這種所謂的盜版給音樂、影視、廣播和軟件行業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失。
傳統(tǒng)的版權(quán)保護方法包括：在通信網(wǎng)中限制某些站點的存取和對多媒體數(shù)據(jù)進行加密且嚴(yán)格管理密碼，這種稱之為“信任系統(tǒng)”通過阻止未授權(quán)用戶訪問多媒體數(shù)據(jù)來實現(xiàn)版權(quán)保護。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)對版權(quán)保護無濟于事。
針對以上情況，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)題說明、數(shù)據(jù)鑒別、保密通信和版權(quán)保護等，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)涉及的三個過程：水印的加入、通信、水印檢測。
圖 1 水印生成及加入過程
圖 1 可分成 C1、C2 兩個過程。原始圖像 I 和版權(quán)信息S通過 C1運算生成水印W ,掩蔽 M 、關(guān)鍵字 K 和原始圖像 I 通過 C2 運算過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(人的視覺系統(tǒng))特性，加入盡可能強的水印信號到原始圖像 I 中，以便提高水印的健壯性。
圖像 I’ 在傳播過程中必然會受到各種有意或無意的干擾而變形成圖像 I” ,這一過程可用通信領(lǐng)域的通信信道來表示。如圖 2。
圖2 水印通信
水印檢測可分為水印提取和驗證。提取過程是利用關(guān)鍵字 K 從變形的圖像I” 中通過E1運算提取出可能的水印 W’ ，這一過程有可能利用原始圖像 I；驗證是將W’和W作相似性比較，比較過程用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 水印檢測與驗證
3．?dāng)?shù)字水印的種類
對于數(shù)字圖像來說，水印技術(shù)就是通過改變圖像數(shù)據(jù)的值來加入水印，根據(jù)加入方法不同，水印技術(shù)分成：時域法和頻域法。
時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。
頻域法利用某種數(shù)學(xué)變換，將圖像用頻域表示，通過改變圖像的某些頻域系數(shù)來加入水印，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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