联合数字水印技术的研究(一)

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[摘要]本文简要介绍数字水印技术的定义，给出了数字水印系统框架的描述，并大致介绍了联合数字水印的一些思想。针对DCT变换在比特率较低时，会出现明显块效应的缺点，提出一种采用Gabor 变换的嵌入方法，使联合数字水印技术更加完善。
　　[关键词]数字水印 联合数字水印 秘密共享体制 离散余弦变换DCT
　　
　　数字水印技术是在数字产品中加入不可见标记，以达到版权保护目的的技术。独特的水印信息与数字产品本身紧密结合在一起，一般是不可见的，但利用相关技术就可以对水印信息进行提取与识别，从而确认了数字产品的所有权和完整性。数字水印是把传统习惯用的纸张文本水印用到数字世界，数字水印描述的方法和技巧允许隐藏信息，例如把文本数字隐藏到图像、视频、音频等数字媒体中。这种嵌入需要巧妙地处理数字资料的内容。这种隐藏方法要使媒体的修改不易察觉。对图像而言对象素值的修改应是不可见的，而且根据不同的应用，水印既可以是鲁棒的也可以是易碎的，这种被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等，它与原始数据(如图像、音频、视频数据)紧密结合并隐藏其中，这种水印通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。
　　秘密共享源于经典密码理论，是指将共享的秘密在一个用户集团里进行合理分配，以达到由所有集团成员共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集团里任何单个成员都能且仅能在集团中其它成员的同意下合作得到该秘密。一个秘密共享体制由秘密的分发者D、参与者集合 P={P1，P2，…，PN}、接入结构Γ、秘密空间 S、分配算法、恢复算法等要素构成，其中Γ是由P的某些子集作为元素组成的集合，即Γ 2Γ，其元素称为Γ的授权子集。一个P上的满足一般接入结构Γ的秘密共享方案是指：
　　(1)对于Γ的任何一个授权子集 A∈Γ，A中的全体成员可以利用他们所拥有的秘密份额来恢复秘密S；
　　(2)对于Γ的任何一个非授权子集B P，B Γ，B中的成员无法利用他们的秘密份额来重新恢复秘密S。
　　秘密共享的概念最早由Shamir和 Blakley在 1979年提出，并给出(r，n)秘密共享门限方案。所谓(r，n)(其中 r、n为正整数，且 r≤n)秘密共享门限方案是指在用户数为n的用户集团内共享某个秘密(如 K)的方法。在这个方法中，任意 r个属于集团的用户都能合作计算出K的值，但当用户个数少于 r时不能计算出 K。如 n个用户间共享一个密钥K，每个用户 i持有一个密钥碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)个密钥碎片ki1 ，ki2 ，…，kir(1≤ i1，i2，…， ir≤n)都可以恢复出密钥 K，而由任意r-1个或更少的密钥碎片都不能得出关于密钥 K的信息。