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擴頻技術在數字水印技術中的應用
摘要：首先對數字水印技術作了一般概述，重點分析了擴頻技術的原理及特點，應用到數字水印技術中的方法和優點，最后給出了一個利用擴頻技術的典型方案。．引言由于多媒體技術取得了重大發展，使得非法拷貝和傳播有價值、受版權保護的數字產品相當容易。這種所謂的盜版給音樂、影視、廣播和軟件行業造成極大的經濟損失。
傳統的版權保護方法包括：在通信網中限制某些站點的存取和對多媒體數據進行加密且嚴格管理密碼，這種稱之為“信任系統”通過阻止未授權用戶訪問多媒體數據來實現版權保護。然而，一旦授權用戶非法拷貝、非法傳播給其他用戶，這種系統對版權保護無濟于事。
針對以上情況，數字水印技術被提出且被認為最有希望成為“信任系統”的補充。數字水印技術是將一段特殊的信息隱藏在文本、圖像、視頻、音頻等多媒體數據中，這種特殊的信息即數字水印永久地和多媒體數據結合在一起。與加密技術不同，這種技術對原數據基本上不作改變。 水印標明數據的所有者、日期、權限等信息，就像產品的商標一樣。因而，水印可用于標題說明、數據鑒別、保密通信和版權保護等，根據不同的目的，水印包含的信息不同。
2．數字水印技術的框架
目前，數字水印技術仍沒有統一的標準。本文以圖像數據為例，其一般原理同樣適用于其它多媒體數據。圖 1、圖2、圖3 分別示出了數字水印技術涉及的三個過程：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 和版權信息S通過 C1運算生成水印W ,掩蔽 M 、關鍵字 K 和原始圖像 I 通過 C2 運算過程生成含水印的圖像 I’。關鍵字 K的作用有二，一是保密性：K僅為授權部門所知；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)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，如結果滿足一定條件，比如 sim(W,W’)≈1,可認為圖像 I” 中含水印W, 這一結果可用作版權的證據，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．數字水印的種類
對于數字圖像來說，水印技術就是通過改變圖像數據的值來加入水印，根據加入方法不同，水印技術分成：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制的水印信號。
頻域法利用某種數學變換，將圖像用頻域表示，通過改變圖像的某些頻域系數來加入水印，然后利用反變換生成含水印的圖像，常用的數學變換有離散傅立葉和離散余弦變換。
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