[发明专利]一种改进的加性扩频水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字水印技术，特别是涉及一种扩频水印方法。

背景技术

在诸多领域，每天都会产生海量的数字图像，如军事侦探，自然灾害监控，交通监控，天气预报，电子政务，以及个人事务等。同时，近几年，各种拍摄设备的大量涌现也加速了大数据时代的到来。互联网使得多媒体产品的传播更加方便。因此，图像检索系统和多媒体的安全性变得非常重要。最近，云计算引起了学术界和工业界的共同关注。随着云数据中心的发展，云多媒体的安全变成了一个热门课题。为保护视频内容的完整性，研究者采用脆弱水印技术，提出了一种云环境下的视频认证方法。为检测云图像的可靠性，研究者提出了一种加密域的自适应的图像水印方法。为保护音频作品的版权，研究者结合云计算和音频水印技术，设计了一种广告系统。然而，云数字多媒体的版权保护问题已成为学术界和工业界的一大挑战。数字水印技术是将不可感知的信息（即水印信息），如身份信息，序列号和秘密的文字等，嵌入到主信号里面。然后，水印信息能够通过指定的解码器提取出来，以实现版权保护和其他应用。

扩频（Spread Spectrum，SS）方法是目前最有前景的水印方法。在该方法中，水印信息被分散到许多频域系数中。因此，对每个系数来说，改动很小，不易被觉察。 按照嵌入规则的不同，扩频水印方法可主要分为：加性扩频（Additive Spread Spectrum，ASS）水印方法和乘性扩频（Multiplicative Spread Spectrum，MSS）水印方法。在ASS水印方法中，水印信息是通过加法嵌入到主信号中；而在MSS水印方法中，水印信息是通过乘法嵌入到主信号中。

目前，研究者们提出了一些ASS水印方法，例如扩频水印方案。该方案将水印bit位信息扩散嵌入到主信号系数中。该方案可分为三种嵌入方法，即ASS，MSS和指数SS水印方法。他们的实验结果表明：SS水印方法对一般的信号处理操作和常见的几何变换具有良好的鲁棒性。同时，有研究者设计了一个基于离散余弦变换域的（Discrete Cosine Transform，DCT）ASS水印方法的最优解码器。该解码器基于主信号的中低频系数近似服从广义高斯分布而设计的。为降低ASS水印方法中主信号自身的干扰影响，有研究者提出了一种改进的ASS水印方法。该方法通过一个函数来调节水印信息嵌入强度。由编码知识可知，解码性能可以通过调制嵌入水印的强度来提高。另外，也有研究者提出了一种先验加性扩频（Correlation-and-bit-Aware Spread Spectrum，CASS）水印方法。模拟结果表明：CASS 水印方法优于传统的ASS水印方法。

尽管已经有许多关于ASS水印方法及其改进方法的报道，但是这些方法的解码性能仍难以令人满意。为进一步减少ASS水印方法中主信号自身的干扰影响，提出了一种改进的加性扩频（Improved Additive Spread Spectrum，IASS）水印方法。模拟结果表明：提出的IASS水印方法优于传统的ASS水印方法及其他改进方法。

发明内容

本发明的目的：针对现有ASS水印方法及其改进方法的解码性能难以令人满意的问题，提出一种改进的加性扩频水印方法。

本发明的技术方案：为了实现上述发明目的，采用的技术方案为一种改进的加性扩频水印方法，包括如下步骤：

步骤1：选取水印信息；

步骤2：随机选取签名码；

步骤3：选取嵌入强度；

步骤4：计算自调节函数；

步骤5：水印信息嵌入；

步骤6：水印信息提取。

进一步地，所述步骤1中，假设主信号X=[x₁, x₂, …, x_N]^T独立同分布且服从均值为0方差为1的高斯分布，即x_i~N(0, 1)；根据主信号X的长度，计算水印信息的最大嵌入容量；然后，根据实际应用需要，选择合适长度，合适内容的水印信息bit位B={b_i}，其中，b_i∈{-1, 1}。