盲源分离方法

第３０卷第１０期２００８年１０月

Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ

电子与信息学报

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

、，０１．３０Ｎｏ．１０

Ｏｃｔ．２００８

基于盲源分离的小波域多重音频水印方法

马晓红

孙长富

（大连理工大学电子与信息工程学院大连１１６０２３）

摘要：该文利用盲源分离理论，提出一种小波域的多重音频水印方法。为了解决多水印嵌入过程中经常需要考虑的嵌入顺序问题，同时增强水印方法的安全性，本文将两路水印信号与一路等长的混沌序列进行混合，得到嵌入水印信号。然后，利用线性混合方法，将嵌入水印信号与选定的小波系数进行混合，得到隐秘信号。水印提取时，利用独立分量分析算法，提取嵌入水印信号，再经过后处理过程，得到原始水印。该水印方案是一种盲水印方法，可以将多个作者信息同时嵌入到音频作品中，而不需要考虑水印的嵌入顺序。实验结果表明，该方法对常规的信号处理操作具有良好的鲁棒性，以及良好的抵抗时间轴同步攻击的能力。关键词：多重水印；嵌入水印；小波变换：盲源分离；独立分量分析中图分类号：ＴＰ３９１

文献标识码：Ａ

文章编号：１００９—５８９６（２００８）１０．２３０７．０４

Ａ

ＤＷＴ

ＤｏｍａｉｎＭｕｌｔｉｐｌｅ

Ｏｉｌ

Ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ

ＳｃｈｅｍｅＢａｓｅｄ

ＢｌｉｎｄＳｏｕｒｃｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎ

ＳｕｎＣｈａｎｇ—ｆｕ

ＭａＸｉａｏ－ｈｏｎｇ

（Ｓｃｈｏｏｌｏｆ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄ

Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３，Ｃｈｉｎａ）

ｓｏｕｒｃｅ

ＤＷＴｄｏｍａｉｎｍｕｌｔｉｐｌｅｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇｓｃｈｅｍｅ

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ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｓ

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ａ

ｐａｐｅｒ．Ｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｍｂｅｄｄｉｎｇｏｒｄｅｒａｎｄｓａｆｅｔｙ，ｔｗｏｏｒｉｇｉｎａｌｓｅｑｕｅｎｃｅ

ｔｏ

ｗａｔｅｒｍａｒｋｓ

ｍｉｘｅｄｗｉｔｈｃｈａｏｔｉｃ

ｇｅｎｅｒａｔｅ

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ｅｍｂｅｄｄｉｎｇｗａｔｅｒｍａｒｋｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅｎｔｈｅｈｏｓｔａｕｄｉｏｓｉｇｎａｌｉｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏｗａｖｅｌｅｔ

ｄｏｍａｉｎｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｅｍｂｅｄｄｉｎｇｗａｔｅｒｍａｒｋｉｓｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｗｉｔｈｔｈｅｌｉｎｅａｒｍｉｘｉｎｇｍｏｄｅｌ．Ｉｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．ｔｈｅＦａｓｔＩＣＡｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｅｍｂｅｄｄｉｎｇｗａｔｅｒｍａｒｋｓｉｇｎａｌ

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Ｋｅｙ

ｗｏｒｄｓ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ；Ｅｍｂｅｄｄｉｎｇｗａｔｅｒｍａｒｋ；ＤｉｓｃｒｅｔｅＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＷＴ）；ＢｌｉｎｄＳｏｕｒｃｅ

Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ（ＢＳＳ）；ＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ（ＩＣＡ）

１

引言

随着计算机网络的迅速发展和广泛应用，以ｒａｐ３为代表

的多水印方法往往需要考虑水印的嵌入顺序，针对这一问题，本文提出一种基于盲源分离的小波域多重音频水印方法。

首先，对两幅原始二值水印图像进行置乱和降维处理，得到两个一维信号，利用一个混沌序列对这两路信号进行加密，生成一路嵌入水印信号，以解决多水印嵌入过程中经常需要考虑的嵌入顺序问题；然后，将宿主音频信号进行小波分解并分段，在每一段小波系数的逼近分量中嵌入同步码，并选定系数与嵌入水印信号进行混合，得到隐秘信号。

水印提取是嵌入的逆过程。利用独立分量分析算法俐以及保留的密钥，可以提取出嵌入水印信号，再通过后处理过程，获得两幅二值水印图像。实验结果表明，该方法简单有效，对常规的信号处理操作具有良好的鲁棒性以及良好的抵抗时间轴同步攻击的能力。

的音乐制品变得更易传播，从而促进了信息的共享，并进一步推动了数字音乐作品的发展。但同时也带来了新的问题：出于商业目的，盗版者利用方便快捷的网络，肆意地下载各种音乐作品制作成ＣＤ光盘等进行销售，获取暴利。目前，还没有一种有效的机制来制止这种非法的行为。数字音频水印技术的发展提供了解决这一问题的新思路。通过将代表作者信息的图像、签名或者是作品的序列号等信息嵌入到音乐制品中，达到了版权保护的目的【１－４１。

一部优秀的音乐作品往往是由一个团队的成员共同参与完成的，每个人在作品的制作过程中都做出了贡献。此时，采用多水印方法【５＿７Ｊ，即将每个作者的信息分别都嵌入到音频作品中，可以实现这种多著作权的保护问题。但是，多数

２盲源分离简介

２００７—０３－１９收到，２００７—０８－０６改回

国家自然科学基金（６０５７５０１１）和辽宁省自然科学基金（２００５２１８１）资助课题

盲源分离用于解决在源向量和混合矩阵均为未知的情况下，从观测向量中恢复出每个相互独立的源向量的问题。

　

电子与信息学报

第３０卷

假设有Ⅳ个独立的源信号ｓ。，ｓ２，…，８Ⅳ和Ｍ个由这些源信号混合而成的观测信号ｚ。，％，…，ｚＭ（Ｍ≥＾。。盲源分离瞬时混合模型可以由下式表示

ｚ＝Ａｓ

（１）

其中８＝【８１勘，…，％】Ｔ为源信号向量，２＝［ｚｌ，Ｘ２，…，ｚ盯】Ｔ表

示观测信号向量，Ａ为混合矩阵。盲源分离的目的就是寻找一个分离矩阵ｙ，使得

§＝Ｖｚ＝附ｓ＝Ｃｓ

（２）

其中§是源信号向量的估计或拷贝１９Ｊ。

３水印信号的生成和嵌入

３．１水印信号的生成

水印信号生成与嵌入原理框图如图１所示。

……噻冬查型毫量笪盟…一ｊ

图１水印信号生成与嵌入原理框图

选择两幅大小相等的二值图像作为原始水印图像。首先，分别对两个水印图像做Ａｒｎｏｌｄ变换１１ｏＪ将其置乱，然后将二者降维，生成两路一维信号。为了解决多水印嵌入过程中经常需要考虑的嵌入顺序问题，同时增强水印方法的安全性。利用线性混合的方法，将一路等长的混沌序列【１１Ｊ和这两路水印信号进行混合，获得两路信号，一路作为嵌入水印信号加，另一路作为密钥‰保留。混沌序列的初始值和迭代系数肛作为密钥毛保留。混沌序列和两路水印信号的混合过程如式（３）所示：

刃＝［三】＝４ｓ＝【乏：乏：％０＇１。３］

ｗｉｎｌｗｉｎ２ｃｈａｏｓ

ａ１１ｗｍｘ＋ａ１２ｗｍ２＋ｏｎ３ｃｈ８．０８

，ｏ、

２【如１ｗｉｎｌｑ－ａ讫ｗｍ２＋ａ２３ｃｈａｏｓＪ

ｐ’

其中４为一个秩为２的矩阵。为了保证鲁棒性，Ａ中的元

素需要满足ｎｌｌ，ａｚ２》吼３，ａ２１，吆》口２３。

３．２水印信号的嵌入

将宿主音频信号做三级小波分解，得到逼近分量ｃＡ，。然后将其分为两段，每段分别嵌入水印以抵抗时间轴同步攻击。下面以其中的一段为例来说明水印信号的嵌入过程。为了精确地定位水印的嵌入位置，先嵌入一段同步码，然后在其后面选择符合条件的系数进行水印的嵌入。由于ｍ序列自

　

相关函数具有尖锐的特性，因此，选择ｉｌｌ序列作为同步码。同步码的嵌入原理【１２】如下：

铲ｂｎ”。心％：ｏ

Ｉｔｃ．／ｏ＋１＋３ａ／４，ｍｎ＝１

【４）

…

其中｛％｝为三级小波系数，｛％｝为ｒｎ序列，｛乏）为嵌入同

步码后的逼近分量系数ｒ【ｊ为下取整函数。口为一非零常数，

在不影响透明性的前提下，其取值应尽量大一些。

同步码嵌入之后，在其后的系数中选择绝对值大的、与嵌入水印信号长度相等的系数构成一路信号，记为暑。

将水印信号馏和选定的系数量作为两路源信号，利用线性混合方法进行嵌入，混合过程如式（５）所示：

ｚ２【州。ｊ２Ａ芦２Ｉ远。如｜｜凹Ｊ＿｜‘牡胁筇＝睢…ａ，２ａｓ＋＋矧㈣

吐伽Ｉ∞）

其中如为满秩矩阵，为了保证透明性，需要满足口：。》西２，吐。》厶的条件。获得的两路信号中，哪，用来替换选定的

嵌入系数，进行小波反变换后得到隐秘音频信号，哪：作为

密钥‰保留。

４水印信号的提取

在水印提取过程中，可以通过给检测端传输混合矩阵来提取水印。但是由于传输的混合矩阵通常会受到传输信道的干扰和人为的攻击，使得水印提取效果变差，影响水印的鲁棒性。因此，本文采用盲水印提取方法，利用快速、效果好

的独立分量分析算法来提取水印信号。

水印信号的提取是嵌入的逆过程。借助于保留的密钥，

利用快速独立分量分析（ＦａｓｔＩＣＡ）算法来完成嵌入水印信号

的提取，进而获得两幅原始水印图像。水印提取原理框图如图２所示。

—叫确定系数Ｈ搜索同步码卜——叫小波变换卜—＝＿一

挚军露茹勋Ｊ

斗ｄ——

由于隐秘信号可能受到各种攻击，因此，在水印提取部分采用了与水印嵌入部分不同的符号表示。将待检测的隐秘

信号做三级小波变换，得到逼近分量ｃＡ：。然后将ｃＡ：进行

二值化，以便搜索同步码，二值化公式如下：

，

％２

１１，《一｝ｃ二／ａＪａ２ａ／２

１，ｍ

ｏ，ｃ＝一ｃ＊／ＱｆＱ＜ａ／２

∞’

其中｛ｃ：）为隐秘信号的小波系数，｛ｍ：）为包含同步码在内

第１０期的二值序列。

马晓红等：基于盲源分离的小波域多重音频水印方法

２３０９

将序列｛ｍ。｝和｛ｍ：）做相关运算，如果相关值大于预先

设定的域值Ｔ，就判其为同步码。

同步码确定以后，按照嵌入时的规则，选择含水印信息的系数向量ＳＷ７，与保留的密钥如～起作为两路观测信号，利用ＦａｓｔＩＣＡ算法对两路信号进行分离，获得两路输出信号，根据两路信号四阶统计量的大小，判断出嵌入水印信号

伽，。

导ＬＩＤＵＴ

Ｕ

工，Ｕ工

吕｝ＵＴＤＵＴ

ＶＵＩ

获得嵌入水印信号伽７后，将伽７、密钥‰以及利用密钥毛生成的等长混沌序列作为三路观测信号，进～步利用ＦａｓｔＩＣＡ算法对其进行分离，获得包含原始二值水印图像的两路～维信号。将这两路一维信号升维，进行Ａｒｎｏｌｄ变换，即可提取出两幅原始二值水印图像。

吕｝ＤＵＩ

硼善爹：ＶＵ糕ＤＵｌ

ＵＴ

工，Ｕ上

ｌ

５实验结果

在实验中采用的宿主音频信号采样率为４４．１ｋＨｚ，长度为１３１０７２点。实验中参数设置如下：Ｑ＝８０００：Ａ的元素设置为ｑ１＝０．０１，ｑ２＝Ｏ．５３，ａ１３＝０．４６，ｎ２ｌ＝０．０２，

吕｝ＤｅＴ

ＵＴ

上

６小结

吕｝ＤＵｌ

麟ＤＵＩ鬻Ｍ

Ｔｌ＿Ｔ

ＶＵｌ

（ｈ）重采样

图４各种攻击情况下提取的图像

ｎ２２＝ｏ．４７，屹３＝ｏ．５１；４的元素设置为ｎｉｌ＝ｏ．９７，ａ１２＝０．０３，如，＝ｏ．９９，吐２＝０．０１；同步码判决阈值

Ｔ＝Ｏ．７。下面从透明性和鲁棒性两个方面对该水印方法进行了测试。５．１透明性测试

宿主信号和隐秘信号的时域波形如图３（ａ）和图３（ｂ）所示。由波形图可以看出，二者在波形上几乎没有差别；听音测试也表明，二者之间在听觉质量上没有可以察觉的失真，表现了良好的透明性。

本文提出一种基于盲源分离的小波域多重音频水印方法。利用线性混合可将多个原始水印图像混合成一个水印信号嵌入到宿主音频中。利用Ａｒｎｏｌｄ变换和混沌序列对水印进行双重置乱处理，确保了水印的安全性。在水印嵌入过程中引入了同步码，能够有效地抵抗时间轴上的裁剪攻击。实验结果表明，本文提出的方法在对抗裁剪、ｍｐ３压缩、低通滤波、添加高斯白噪声、重量化及重采样等各种攻击时，都能表现出较好的鲁棒性。

参考文献

…１

ＳｗａｎｓｏｎＭＤ，ＺｈｕＢ，ａｎｄＴｅｗｆｍＡＨ，ｅｔａ１．．Ｒｏｂｕｓｔａｕｄｉｏｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇｕｓｉｎｇｐｅｒｃｅｐｔｕａｌｍａｓｋｉｎｇ．ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，

１９９８，６６（３）：３３７—３５５．

图３音频信号波形图

【２】ＡｒｎｏｌｄＭ．Ａｕｄｉｏｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ：ｆｅａｔｕｒｅｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．ＩＥＥＥ

ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

ｏｎ

Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ

５．２鲁棒性测试

图４给出了隐秘信号在经过剪裁、ｒａｐ３压缩、低通滤波、添加高斯白噪声、重量化及重采样等各种常规信号处理操作后提取出的水印图像。

由图４可以看出，在低通滤波、添加高斯白噪声和重采样三种攻击情况下，从隐秘信号中提取出的两幅水印图像中的一幅图像质量有所下降，但是并不影响其信息的表达。这是由于两个水印信号的统计特性不同，与混沌序列特性更相近的水印信号在提取时受到的干扰比较大，从而造成提取时

【３］

ａｎｄＥｘｐｏ，ＮｅｗＹｏｒｋ，ＵＳＡ，２０００：１０１３—１０１６．

张华熊，仇佩亮．用于版权保护的鲁棒音频水印．计算机辅助设计与图形学学报，２００２，１４（８）：７８６—７８９．

［４】ＬｉｅＷ

ＮａｎｄＬｉＣ

Ｃ．Ｒｏｂｕｓｔ

ａｎｄ

ｏｎ

ｈｉｇｈ—ｑｕａｎｔｉｔｙ

ｌｏｗ－打ｅｑｕｅｎｃｙ

ｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎａｕｄｉｏｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ

ｂａｓｅｄ

ａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＭｕｌｔｉｍｅｄｉａ，２００６，

８（１）：４６—５９．【５】Ｐａｎ

ＪＳ，ＨｕａｎｇＨＣ，ａｎｄ

Ｗａｎｇ

ＦＨ．Ａ

ＶＱ—ｂａｓｅｄｒｏｂｕｓｔ

１０Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

ｍｕｌｔｉ—ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＩＥＥＥＲｅｇｉｏｎ

ｏｎ

Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｃｏｎｔｒｏｌ

ａｎｄ

Ｐｏｗｅｒ

两幅图像所产生的差异。其它情况下提取出的水印十分清晰。表明该方法具有较好地抵抗上述各种攻击的能力，鲁棒性好。同时，由于嵌入了同步码，使得该方法对裁剪攻击表现出了比较好的抗攻击能力。

【６】

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ，２００２：１１７—１２０．

ＫｉｍＴ

Ｙ，Ｃｈｏｉ

Ｈ，ａｎｄＬｅｅＫ，ｅｔ

ｗｉｔｈ

ｍａｎｙ

ａＬ．Ａｎａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ

ｗａｔｅｒｍａｒｋｓ

ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ

ｔｏ

ｏｎｅ

ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ

ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗａｔｅｒｍａｒｋ．ＩＥＥＥＳｉｇｎａｌ

　

２３１０

电子与信息学报

第３０卷

ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＬｅｔｔｅｒｓ，２００４，１１（３）：３７５—３７７．

吲

Ｈｕａｎｇ

Ｗ

Ｌ

ａｎｄ

Ｇｏｕ

Ｊ．Ａｎ

ｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎ—ｂａｓｅｄｍｕｌｔｉ—ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ．

ＩＥＥＥ

Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ

Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

Ｏｉｌ

Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡ，２００６：２６６—２６９．

矧张贤达，保铮．盲信号分离．电子学报，２００１，２９（１２）：

１７６６—１７７１．Ｍ

Ｈｙｖ目ｘｉｎｅｎＡ．Ａｆａｓｔ缸ｅｄ—ｐｏｉｎｔ

ａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ．

Ｎｅｕｒａｌ

Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，１９９７，９（７）：

１４８３—１４９２．

ｍ

ＺｏｕＪａｎｄＷｏｒｄ

ＲＫ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ

ｔｗｏｎｅｗ

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ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ

ｍｅｔｈｏｄｓ．ＩＥＥＥＰａｃｉｆｉｃ

ＲｉｍＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

ｏｎ

　

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，

Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓａｎｄ

ｓｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，

Ｖｉｃｔｏｒｉａ，Ｃａｎａｄａ，２００３：７０８—７１１．

【１１】张志明，王磊．基于混沌加密的ＤＣＴ域图像水印算法．计算

机工程，２００３，２９（１７）：９－１０，３９．

【１２】

ＷｕＳＱ，ＨｕａｎｇＪＷ，ａｎｄＨｕａｎｇＤＲ，ｅｔｎＬ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ

ｓｅｌｆ－Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄａｕｄｉｏｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ

ｆｏｒ

ａｓｓｕｒｅｄ

ａｕｄｉｏ

ｄａｔａ

ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，２００５，

５１（１）：６９—７６．

马晓红：

女，１９６７年生，副教授，博士，主要从事音频水印和阵列信号处理的理论与应用研究工作．

孙长富：

男，１９８１年生，硕士，从事音频水印技术的研究工作．

基于盲源分离的小波域多重音频水印方法

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

马晓红， 孙长富， Ma Xiao-hong， Sun Chang-fu大连理工大学电子与信息工程学院 大连116023电子与信息学报

JOURNAL OF ELECTRONICS & INFORMATION TECHNOLOGY2008，30(10)0次

参考文献(12条)

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11. 张志明. 王磊 基于混沌加密的DCT域图像水印算法[期刊论文]-计算机工程 2003(17)

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相似文献(10条)

1.学位论文 鲁芳 多重文本数字水印技术研究 2005

文本数字水印技术是一个涉及密码学、图形学、视觉科学、中文信息处理、图像处理、通信及信息安全等学科的交叉边缘科学，目前在理论上是很新的一个研究方向。已经取得的文本数字水印研究成果主要集中在基于文本格式的算法方面。最为典型的有字移、行移及特征编码等。但是这类算法的水印信息不是加载到文本内容之中，因此难以抵抗打印、格式转换等常见文档处理操作。而将水印嵌入文本内容的基于自然语言处理的文本水印算法中计算机自然语言处理技术是个瓶颈。另外，一篇文档里含有多个作者版权水印信息的时候，真正的版权信息难以确定，一些论文针对这种攻击提出了很多协议，但是这些协议过于复杂，或者在有效性上执行的不是很好。

本文研究了一种多重文本数字水印技术，不仅能够让作者可嵌入鲁棒性要求高的版权水印信息、信息量大的标注水印信息，还可给文档打上时间戳标记。多重文本数字水印技术包括三种水印算法：

(1)基于文档内容的算法。该算法首先对文档进行预处理，将符合一些中文语法规则的词组按语法规则进行组合，然后在各个词组组合集中通过对词组进行相应的变换来嵌入水印信息。嵌入水印后的文档语句仍然通顺、意思也没有发生改变，而且只需文档的内容没有改变，那么水印就一直存在，这是相对于基于格式水印算法的一大优点；

(2)基于文档格式的水印算法。该算法提取出文档的汉语拼音，利用汉语拼音将平面文档立体化，再利用字符缩放将水印立体地嵌入到文档中，提取时通过提取不同层面的水印进行互相验证。该算法载荷量相当的大，可用于加载标注水印信息，并且通过提取的信息能够获知文档的破坏率。

(3)基于时间戳认证的零水印算法。此算法引入一个时间戳权威机构，作者在发表自己的作品之前，首先将代表自己身份的水印、创作的作品进行绑定，然后向时间戳权威机构申请时间戳，以此证明某个时间开始本人对作品的所有权。申请成功后，保存含有时间戳的水印即可，这个时间戳即可证明从那个时间开始本人对作品的所有权。这种版权保护方案相对于其他版权保护方案来讲更为简单、有效。

在多重水印技术中最为突出的一个问题就是要保证后嵌入的水印信息对先前嵌入的水印信息造成的影响较小或者为零。基于这种考虑，在文档中首先执行基于文档内容的算法嵌入水印信息1，再按以上基于文档格式的水印算法嵌入水印信息2，最后再按基于时间戳认证的零水印算法结合水印信息1或3给文档打上时间戳标记。由于三种算法加载的对象不同：一种基于内容，一种基于格式，另一种基于文档的统计特征，因此在提取水印时三个水印信息可单独进行提取而不会相互影响。

2.学位论文 苏勇 多重水印算法研究 2009

随着多媒体技术和计算机网络技术的飞速发展，盗版现象日益严重，数字产品的版权保护问题显得尤为重要。作为信息隐藏技术重要分支的数字水印技术是版权保护的重要手段，受到广大科技工作者和用户越来越多的关注，研究成果也层出不穷。但是仍不能解决多著作权问题以及数字产品在发布，销售，使用等不同阶段的版权认证问题，于是多重数字水印技术应运而生。多重水印信号在生成和嵌入算法上均比单个水印信号算法有更多的要求，如水印信号必须满足生成简单，多个水印信号在嵌入和检测时应互不干扰等，水印信号的透明性和鲁棒性的问题都更为复杂。其中最为重要的问题是，如何保证嵌入到同一载体的多个水印信号之间互不影响。

在分析了数字水印的国内外研究现状的基础上，提出了一种改进的基于LSB的单值水印算法。首先对水印二值图像进行过采样把它转换为和宿主图像一样的大小；然后对宿主图像和变换后的水印二值图像进行Arnold变换；在选取嵌入的相邻的哪一个比特位时，由混沌序列决定；最后用Arnold反变换

得到嵌有水印的图像。

基于彩色图像的构成，提出了一种基于空间域和小波域的彩色图像的多重盲水印算法。首先对彩色图像进行RGB分解，在分解后的灰度图像中，在RG分量上运用空间域算法，在其低比特位嵌入水印数据；在B分量上运用的小波域算法，在四级小波变换后的低频系数嵌入水印数据。

运用离散余弦变换、扩频和BCH编解码技术，提出了一种基于扩频的DCT和DWT域的多重盲水印算法。它是基于前面的彩色图像多重水印算法，在R分量运用空间域算法，在B分量运用小波域算法，在G分量先分块后运用DCT算法。并运用了离散余弦变换、扩频与编解码技术，水印的安全性与鲁棒性得到了进一步提高。

通过对嵌入单值、多重水印的图像进行高斯噪声和椒盐噪声、泊松噪声、乘性噪声、线性空间滤波、图像剪切、JPEG压缩等水印攻击方法进行实验，结果表明了以上算法不仅能够保证水印自身的安全性，同时也具有较好的鲁棒性和视觉隐蔽性，而且提取水印时不需要原始图像和水印。文中多重水印算法很好的解决了嵌入到同一载体的多个水印信号之间互相影响的问题。

3.期刊论文 袁树雄. 孙星明. YUAN Shu-xiong. SUN Xing-ming 中文文本多重水印算法应用研究 -计算机工程与应用2009,45(13)

针对现有文本水印算法鲁棒性不强的特点,提出一种中文文本水印多重嵌入的方法:基于汉字分组实现特殊字符的分散冗余嵌入,基于标点符号冗余嵌入水印,基于公钥机制的零水印.该方法水印容量大、隐蔽性好,能抵抗各种文档操作、破坏及水印攻击,各种攻击实验证明水印的鲁棒性比较强,水印程序具备较好的实用性.

4.学位论文 赵燕梅 基于RGB通道和混沌系统的脆弱性多重水印算法研究 2006

本文对基于RGB通道和混沌系统的脆弱性多重水印算法进行了研究，所作工作如下：

(1)利用通道将RGB彩色图像分解为三幅灰度图像，在图像的R、G、B通道上进行水印的处理，比传统的直接在彩色图像上的处理要隐蔽。 (2)通过密钥和阈值计算得到二值混沌序列，使用混沌序列使得水印的嵌入不再像传统的LSB水印算法容易被篡改、攻击。 (3)在不同的通道上可以嵌入多个水印，嵌入的水印数据量相对较大，而且多个水印可以起到多重保险的作用。

(4)水印的检测不需要原始图像的参与，而且水印分布在整幅图像中，当嵌入水印的图像被修改时恢复出来的水印信号能够提供修改或破坏量的多少及位置，甚至能够分析篡改的类型。

5.期刊论文 徐挺挺. 杨震. XU Ting-ting. YANG Zhen 基于置乱和SCS技术的数字音频多重水印算法 -南京邮电大学学报（自然科学版）2008,28(6)

基于置乱变换以及DWT(离散小波变换)和DCT(离散余弦变换)相结合的SCS(Scalar Costa Scheme)技术,提出一种可同时标识多个版权所有者(如不同的创作者、发行者或使用者等)的数字音频多重水印算法.该算法具有以下特点:(1)系统透明性良好,嵌入多个水印的音频文件没有人耳可察觉的听觉质量下降.(2)对噪声、低通滤波等常见信号攻击及恶意替换操作均表现出很强的鲁棒性.(3)后续嵌入水印时不需知道前次水印的嵌入位置.每个水印的嵌入位置只依赖于私人密钥,与算法无关.非法用户由于没有密钥,无法正确提取水印图像.(4)水印提取时不需提供原始音频载体和原始水印图像.(5)可以辨别水印嵌入的先后顺序,从而证明版权的唯一性.

6.学位论文 王飞燕 多重数字文本水印的研究 2008

近年来，数字水印的研究主要集中在图像和音视频等领域，而对文本水印的研究较少。由于文本本身的特点，在其中加载水印的难度较大。已有的研究结果普遍存在非格式化文本难以嵌入水印、格式化文本的水印严重依赖文本的格式特征、水印难以深入到文本的内容中、水印嵌入容量不足、鲁棒性较差等问题。针对以上问题，本文提出了在文本中分别加载不同的水印，将自然语言处理技术、零水印、不对称加密和数字时间戳等技术应用于文本水印技术，来对文档进行版权保护、完整性验证、文档真伪鉴别等。具体说来，本文的主要工作如下：

1.对目前文本水印的发展状况进行了较详细的分析、归纳和总结，提出了目前存在的一些需要解决的关键问题。在介绍了文本数字水印的概念、特点、研究现状的基础上，提出了一种在文本中加载多重水印的技术，该方法不仅可以加载验证版权信息的鲁棒性水印，还可以加载验证文本完整性以及有无篡改等信息的脆弱性水印。

2.提出了一种新的基于中文分词的水印技术。利用自然语言处理技术中的中文分词对中文文档进行分词处理，在此基础上，剔除不重要的和无意义的词语，并提取数字摘要来唯一标注文档。同时对于每个文本段也提取其数字摘要，并将这两个数字摘要与作者版权信息同时嵌入每个文本段后的格式控制字符中。借鉴了生物界繁衍延续的方法，将水印信息多次重复嵌入，只要没有移除和破坏嵌入的所有水印，就能检测出水印信息。实验结果表明，该方法隐蔽性好，鲁棒性强，即使对文本进行格式攻击和存储攻击也不会丢失水印信息。

3.给出了一种基于时间戳认证的零水印算法。在对文档进行预处理后，提取出能唯一标识文本的数字指纹，并与版权信息绑定后生成水印信息。然后向时间戳权威机构TSA申请时戳，TSA对用户的水印信息加盖时间戳，生成含有时间戳信息的零水印。将数字时间戳零水印与文件进行绑定后，就可以作为该文档的版权信息在某段时间内有效的证明。

在同一个文档中同时嵌入几种水印方案时，要考虑这几种水印相互间的影响。本文提出的多重水印因为嵌入的载体不同，也没有改变文本的内容，因此这几种水印相互间没有影响。

7.学位论文 冯小青 三维模型数字水印算法及关键技术研究 2009

计算机技术和互联网的快速发展为各种形式的数字媒体产品的访问和使用提供了极大的便利，但同时也出现了一系列的问题，如产品的随意复制、盗用、篡改等。三维模型同图象、文本、音频和视频一样存在着版权保护、侵权检测等问题。特别是随着网络环境下的协同设计和虚拟产品的研究和应用，三维模型的版权保护问题显得日益重要。本文针对三维模型的数字水印技术进行了研究，主要研究成果如下：
　　

提出了基于几何特征分布的三维点云模型数字水印算法：该算法首先通过修改模型点距离分布的均值来实现水印信息的嵌入，同时引入了Hausdorff距离度量水印对模型的几何失真程度。通过对水印强度系数ξ和长度系数L的实验统计分析，得到了不同的经验值，从而使该算法在相关性系数和模型几何误差H(M，(M))之间获得了较好的平衡；同时该算法在嵌入水印时，不需要对点云模型进行网格化的预处理操作，是一种真正的直接面向点云模型的数字水印算法。实验证明该算法对仿射攻击、重排序攻击、简化、剪切、噪声和造成局部几何失真的各种变形攻击具有较强的鲁棒性。
　　

提出基于特征信息的三维网格水印算法：首先利用一种改进分水岭算法对三维网格模型进行特征区域的面片分割，然后利用快速傅立叶变换的图象水印算法，将一串有意义的水印字符串转换成一个水印矩阵，然后把水印矩阵叠加到顶点信息上，完成水印的嵌入。实验证明该算法能抵抗大范围的剪切攻击，对仿射变换攻击和重排序攻击有很强的鲁棒性。
　　

提出了两种面向三维网格模型的多重水印算法：第一种算法首先根据每个顶点的一环邻域选取满足嵌入条件的顶点，然后对这些候选点构建自己的局部坐标系，调整候选顶点的坐标值来完成第一重水印字符串的嵌入；其次利用模型面片的冗余信息进行第二重水印图象的嵌入。该多重水印算法中的一种是对顶点坐标嵌入水印，另一种是对模型面片的顶点排列顺序进行水印嵌入，两者间不会相互
　　

影响。实验表明该水印算法使模型既能抵抗各种仿射变换、非均匀缩放和大范围的剪切攻击，又能抵抗一定强度的噪声攻击。第二种算法是对基于特征信息的三维网格水印算法的改进。为了使模型能抵抗更多的攻击，如抵抗噪声攻击，我们在原有水印模型的基础上，对模型的拓扑信息嵌入另一种水印图象，从而使模型既能抵抗仿射变换和剪切攻击，又能抵抗噪声攻击。实验证明多重水印算法对提高水印的鲁棒性有较好的效果。 提出了一种基于DCT的细分曲面网格水印算法：通过对初始网格进行三次Loop迭代细分，按距离值升序排列，构建一个距离矩阵，并进行DUT变换。为了提高水印的不可见性，通过基于傅立叶变换的图象水印算法对水印信息进行预处理，得到水印矩阵，然后把水印矩阵叠加到距离矩阵的DCT频域中，得到嵌入水印的网格作为新的细分网格。实验证明该算法对旋转、平移、剪切、噪声和一些组合攻击有较强的鲁棒性。
　　关键词： 数字水印；三维点云模型；三维网格模型；多重网格水印；细分曲面

8.期刊论文 姚涛. 王静. YAo Tao. WANG Jing 一种基于HVS的多重水印技术 -信息技术2009,33(9)

提出一种新的算法,利用混沌对水印图像进行置乱,并且在图像的低频分量和高频分量中同时嵌入水印,这样在图像处理后,可以使一个水印较好的保存下来.低频分量集中图像的大部分能量,修改系数容易引起失真,所以在低频分量嵌入水印时利用人眼视觉特性(HVS),经过实验证明这种算法具有较强不可见性和鲁棒性.

9.学位论文 纪兴中 基于二维条码技术的数字水印系统研究 2007

数字水印技术为在网络环境中传播的数字作品的版权保护提供了一种解决方案。在数字水印技术中，如何提高水印鲁棒性是研究的重点与难点。 文中介绍了数字水印技术的背景、研究意义以及国内外研究现状，阐述了数字水印的基本原理、系统模型及分类，数字水印的性能评价、典型算法以及针对数字水印的攻击方式和抵抗策略。本文在数字水印中引入二维条码技术，从水印结构和嵌入方法两个方面着手增强水印的鲁棒性。

二维条码在水印系统中的应用不同于其常规应用，为减少待嵌入的水印条码信息，去除条码起、止符号字符，删除条码边界空白区域，缩小条码模块。为进一步提高水印系统的安全性和鲁棒性，对条码进行混沌置乱。

提出一种基于二维条码和人类视觉系统HVS特性的水印算法。在小波变换的基础上，计算原始载体的掩膜，基于人眼视觉的掩蔽特性选择纹理最丰富的区域嵌入水印。该算法具有良好的嵌入保真度，有利于进一步提高嵌入强度，以增强水印鲁棒性。在嵌入前恢复水印的条码起、止符号字符，提取/检测过程不必依赖任何原始信息，为盲检测水印算法。提出一种基于二维条码的多重水印算法。嵌入多重水印有利于提高水印的鲁棒性。根据原始载体及待嵌入水印自适应计算嵌入重数，对载体进行分块，取各个分块的中心位置进行水印的多重嵌入。在提取/检测过程中引入基于SIFT特征匹配的几何校正，使算法对几何攻击具有强健的鲁棒性。

10.期刊论文 李博雅. 韩国强. 沃炎. LI BOYA. HAN GUOQIANG. WO YAN 基于混沌加密和HVS的数字水印 -微计算机信息2007,23(21)

将混沌加密理论运用于水印嵌入算法中,对水印图像进行先置乱再加密的预处理.结合DC分量和AC分量的优点在DC系数、AC低频系数和AC中低频系数上分别嵌入水印,并结合人类视觉系统的纹理掩蔽特性将原始图像块分为三类以控制水印的嵌入强度,实现水印的自适应嵌入.水印提取时,对结果进行融合来获得更好的提取效果.实验结果证明本算法具有良好的不可见性和鲁棒性.

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7月1日