码分多址技术在数字水印中的应用研究

摘要

计算机网络通信技术的迅猛发展，使数字媒体（图像、视频、音频、文本等）的交换与传输更加方便。但随之出现的未经授权的个人或团体通过网络传输非法拷贝或传播有版权作品的现象日益猖獗.因此，如何实施有效的版权保护和信息安全手段成为一个迫在眉睫的现实问题。作为数字媒体版权保护的有效方法，数字水印是当前多媒体信息安全领域的学科前沿课题和研究热点。 鲁棒性和不可感知性是数字水印的一对重要指标，为了改善水印的鲁棒性和不可感知性，研究者们提出了数字水印系统的通信模型。他们尝试把通信领域的一些先进而又成熟的方法与技术引入到数字水印中，而且这些尝试已取得了突破性的进展。像信道编码技术，尤其是近年来通信领域新兴的扩频技术目前都已在数字水印领域得到了应用。扩频通信技术在数字水印技术领域的应用得力于它的诸多优点，如抗窄带干扰能力强、抗多径干扰、隐蔽性好，等等。它们和数字水印的鲁棒性和不可感知性要求是一致的。 目前，基于扩频技术而实现的CDMA(Coding Division Multiple Access)，即码分多址访问技术，由于继承了扩频技术诸多优点也受到了研究者的青睐，已有不少文献提出引入CDMA技术以改善水印的鲁棒性。但大多研究者只是把它视作一般的扩频技术，它的码分多址通信能力并没有得到充分地挖掘利用。另外，扩频水印技术有较低水印数据嵌入量的缺点，限制了它在实际中的应用。因此尚有诸多问题值得我们去研究和探讨。 本文针对码分多址技术在数字水印技术中的应用展开研究，提出了三种基于DCT（Discrete Cosine Transform）变换域的应用方案，分别从理论分析和实验角度说明方案在提高水印鲁棒性、提高水印嵌入量以及实现多用户水印嵌入这三个方面的有效性和正确性。为了保持水印鲁棒性和不可感知性之间的平衡，实验仿真中嵌入强度的取值需要重复实验才能给定。为此，本文在最后总结出一种码分多址数字水印方案通用模型，并给出了基于该模型的嵌入强度的理论估计表达式，以解决需不断重复实验才能给定合理值的问题。另外还推导出了检测错误率与正交扩频码长度、嵌入强度以及所需嵌入的用户水印序列数 之间的关系式，有助于从理论上分析码分多址水印方案的相关性能。 本文引入码分多址技术，一定程度上提高了扩频水印技术的鲁棒性和水印嵌入量，并有效得解决了实际中多个用户共享同一数字媒体版权时版权保护的问题，具有一定的现实意义。