[发明专利]一种基于OFDM-CDMA的鲁棒数字水印算法

摘要

本发明涉及一种基于OFDM-CDMA的鲁棒数字水印算法，主要包括原始水印处理方法和嵌入区域及嵌入点的选择方法。该具体过程为：步骤a.对原始水印进行处理，包括对原始水印的随机化、OFDM编码调制和CDMA编码；步骤b.水印嵌入过程，包括水印嵌入区域和嵌入位置选择；步骤c.水印提取过程。本发明提出的OFDM-CDMA鲁棒数字水印算法在水印冗余较小的情况下，可以有效降低各种攻击引起的误差数据的均值和方差，使水印误差能量的分布趋于集中，从而有效降低各种攻击对水印整体的影响，提高水印的鲁棒性。

主权项

一种基于OFDM‑CDMA的鲁棒数字水印算法，其特征在于，该具体过程为：步骤a，对原始水印进行处理，包括对原始水印的随机化、OFDM编码调制和CDMA编码；设随机选择一个种子K₁，将其作为密钥，用这个种子控制产生的伪随机序列为R，通过异或相加的方式对水印随机化；然后对其做串并转换和QPSK映射，在Hermitian对称条件的约束下，形成含有L个字符的复数向量C＝(C₀，C₁，...C_L‑1)，对其做L点的IFFT，完成OFDM处理过程，可得含有水印信息OFDM符号设CDMA扩频矩阵为G_L×N，选则N阶的哈达码矩阵的前L行组成，该矩阵各行之间满足正交性，即g_i，k∈{1，‑1}；对所得的OFDM符号向量做扩频处理可得：$S^{\′}=\mathrm{SG}=\frac{1}{L}{\mathrm{CW}}_{L\×L}^{-\mathrm{nk}}{G}_{L\×N}---\left(1\right)$式中，S′＝[s′₀，s′₁...s′_N‑1]为含有水印的实值的待嵌入符号；步骤b，水印嵌入过程；具体为：步骤b1，选用“Harr”小波基对原始载体图像I进行2级小波分解，得到小波分解后的图像I_DWT＝DWT(I)；步骤b2，选择LL2子带进行4×4的DCT变换，得到变换后子带图像频域系数I_MIX＝DCT(I_DWT(LL2))；步骤b3，从这些系数中选择相对较小的一组系数Z(k)(k＝0，1，…N‑1)作为嵌入点，并对其排序，将负系数集中到前半部分，正系数集中后半部分，并记下排序后这些系数在I_MIX中的位置plc作为水印提取的密钥；步骤b4，将上述式(1)生成的水印序列s′_k按照叠加方法嵌入即：z_w(k)＝z(k)+αs′_k，(k＝0，1，…N‑1)   (2)其中，z_w(k)是嵌入水印后的混合系数，α是水印的嵌入强度；步骤b5，分别对b3、b2和b1进行逆操作，得到水印化图像；步骤c，水印提取过程；该具体过程为：步骤c1，对接收到的含水印图像进行与嵌入过程相同的上述步骤b1、b2得到的I′_MIX，用位置密钥plc从I′_MIX中取出含有水印信息的载体系数Z′_w；步骤c2，按照如下方法取出水印：$\hat{C}=\frac{1}{\mathrm{\αN}}{Z}_w^{\′}{G}_{L\×N}^T{W}_{L\×L}^{\mathrm{nk}}---\left(3\right)$步骤c3，上式(3)中，为复数向量，对其各个分量进行QPSK解调，依据其所在的象限恢复出L个实数信号，通过反映射及与伪随机序列R的异或恢复水印信息W。