一種基于ofdm-cdma的魯棒數(shù)字水印算法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于OFDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法，主要包括原始水印處理方法和嵌入?yún)^(qū)域及嵌入點(diǎn)的選擇方法。該具體過(guò)程為：步驟a.對(duì)原始水印進(jìn)行處理，包括對(duì)原始水印的隨機(jī)化、OFDM編碼調(diào)制和CDMA編碼；步驟b.水印嵌入過(guò)程，包括水印嵌入?yún)^(qū)域和嵌入位置選擇；步驟c.水印提取過(guò)程。本發(fā)明提出的OFDM-CDMA魯棒數(shù)字水印算法在水印冗余較小的情況下，可以有效降低各種攻擊引起的誤差數(shù)據(jù)的均值和方差，使水印誤差能量的分布趨于集中，從而有效降低各種攻擊對(duì)水印整體的影響，提高水印的魯棒性。
【專利說(shuō)明】—種基于OFDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于0FDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]魯棒數(shù)字水印作為一種有效的數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展成為信息隱藏研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。魯棒數(shù)字水印抵抗各種惡意攻擊的過(guò)程類似于通信系統(tǒng)的抗干擾過(guò)程，因此，通信系統(tǒng)中的各種抗干擾技術(shù)都可以應(yīng)用于魯棒水印系統(tǒng)，以提高水印抵抗各種攻擊的能力。通信理論中的糾錯(cuò)編碼、擴(kuò)頻技術(shù)及CDMA (Code Division MultipleAccess)技術(shù)等都是提高系統(tǒng)抗干擾性能的有效手段，目前已在水印系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]然而，隨著數(shù)字水印技術(shù)的廣泛應(yīng)用，針對(duì)魯棒數(shù)字水印的攻擊也在加強(qiáng)。根據(jù)水印的攻擊強(qiáng)度可以將其分為兩類:一類就是隨機(jī)弱噪聲的攻擊，包括了圖像處理中的壓縮、加噪和濾波等操作。此類噪聲可以將其看做對(duì)水印的隨機(jī)噪聲的干擾，其對(duì)水印的魯棒性影響較小，現(xiàn)有的擴(kuò)頻水印算法幾乎都能抵抗；另一類就是強(qiáng)噪聲的攻擊，包括了圖像處理中幾何攻擊，如剪切、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等，瑞利衰落攻擊和二次水印的解釋攻擊等。此類攻擊具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，攻擊強(qiáng)度預(yù)先不可知，對(duì)水印的影響較大，直接導(dǎo)致提取出的水印失真較為嚴(yán)重或者完全破壞水印。
[0004]面對(duì)此類強(qiáng)攻擊，現(xiàn)有傳統(tǒng)算法還不能很好的解決。由于擴(kuò)頻水印算法的性能受到擴(kuò)頻碼長(zhǎng)的限制，碼長(zhǎng)越長(zhǎng)，性能越好，同時(shí)水印透明性也會(huì)大幅下降，即使通過(guò)折中的算法，性能還是不能令人滿意。糾錯(cuò)編碼和CDMA技術(shù)相結(jié)合的水印算法雖然能彌補(bǔ)CDMA算法的一些不足，但同樣會(huì)增加水印冗余和算法復(fù)雜度，尤其是數(shù)字水印受到的攻擊強(qiáng)度是未知的，所以有可能出現(xiàn)越糾越錯(cuò)的情況。由此可見，現(xiàn)有的典型算法從技術(shù)思路上看還存在不足，不能很好地解決水印魯棒性問題。
[0005]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于0FDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于0FDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法，
[0008]該具體過(guò)程為:
[0009]步驟a，對(duì)原始水印進(jìn)行處理，包括對(duì)原始水印的隨機(jī)化、OFDM編碼調(diào)制和CDMA編碼；
[0010]設(shè)隨機(jī)選擇一個(gè)種子K1，將其作為密鑰，用這個(gè)種子控制產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列為R，通過(guò)異或相加的方式對(duì)水印隨機(jī)化；
[0011]然后對(duì)其做串并轉(zhuǎn)換和QPSK映射，在Hermitian對(duì)稱條件的約束下，形成含有L個(gè)字符的復(fù)數(shù)向量C = (Ctl, C1,...(V1)，對(duì)其做L點(diǎn)的IFFT，完成OFDM處理過(guò)程，可得含有水印信息OFDM符號(hào)
【權(quán)利要求】
1.一種基于OFDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法，其特征在于，該具體過(guò)程為: 步驟a，對(duì)原始水印進(jìn)行處理，包括對(duì)原始水印的隨機(jī)化、OFDM編碼調(diào)制和CDMA編碼；設(shè)隨機(jī)選擇一個(gè)種子K1，將其作為密鑰，用這個(gè)種子控制產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列為R，通過(guò)異或相加的方式對(duì)水印隨機(jī)化； 然后對(duì)其做串并轉(zhuǎn)換和QPSK映射，在Hermitian對(duì)稱條件的約束下，形成含有L個(gè)字符的復(fù)數(shù)向量C = (Ctl, C1,...Cl-1)，對(duì)其做L點(diǎn)的IFFT，完成OFDM處理過(guò)程，可得含有水印信息 OFDM 符號(hào)S = 1/LJCWZkL ； 設(shè)CDMA擴(kuò)頻矩陣為&ΧΝ，選則N階的哈達(dá)碼矩陣的前L行組成，該矩陣各行之間滿足正交性，即
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于0FDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法，其特征在于，OFDM技術(shù)和CDMA技術(shù)組合應(yīng)用于魯棒數(shù)字水印及其魯棒性分析； 假設(shè)由各種攻擊引起的系數(shù)變化為ΛΖ，則容易得到含有水印信息的載體系數(shù)Z' w =Zw+Λ Z，將其帶入(3)式，利用(I)式和(2)式，容易推出如下結(jié)果:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于0FDM-CDMA的魯棒數(shù)字水印算法，其特征在于，嵌入?yún)^(qū)域和嵌入位置的選擇和分析； 在上述步驟bl、b2和b3中，采用“Harr”小波基對(duì)原始載體圖像I進(jìn)行2級(jí)小波分解，得到小波分解后的圖像Idwt = DWT⑴；選擇LL2子帶進(jìn)行4X4的DCT變換，得到變換后子帶圖像頻域系數(shù)Imix = DCT (IDffT (LL2));選擇這些系數(shù)中相對(duì)較小的一組系數(shù)Z (k) (k = 0，.1，…N-1)作為嵌入點(diǎn)，并對(duì)其排序，將負(fù)系數(shù)集中到前半部分，正系數(shù)集中后半部分，并記下排序后這些系數(shù)在Imix中的位置Plc作為水印提取的密鑰。 分析證明，DffT (LL2)與4X4DCT混合域同時(shí)具有較小的偏移量和歸一化方差，選擇該區(qū)域中絕對(duì)值較小的系數(shù)作為嵌入點(diǎn)，可有效降低總誤差能量|| ε ||，提高水印魯棒性。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK103927711SQ201410166438
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】高寶建, 吳謙, 趙小寧, 楊玉華, 胡麗娜 申請(qǐng)人:西北大學(xué)