一种基于ofdm-cdma的鲁棒数字水印算法
【专利摘要】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。
【专利说明】—种基于OFDM-CDMA的鲁棒数字水印算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种基于0FDM-CDMA的鲁棒数字水印算法。【背景技术】
[0002]鲁棒数字水印作为一种有效的数字产品版权保护技术，已经发展成为信息隐藏研究领域的一个重要分支。鲁棒数字水印抵抗各种恶意攻击的过程类似于通信系统的抗干扰过程，因此，通信系统中的各种抗干扰技术都可以应用于鲁棒水印系统，以提高水印抵抗各种攻击的能力。通信理论中的纠错编码、扩频技术及CDMA (Code Division MultipleAccess)技术等都是提高系统抗干扰性能的有效手段，目前已在水印系统中得到了广泛的应用。
[0003]然而，随着数字水印技术的广泛应用，针对鲁棒数字水印的攻击也在加强。根据水印的攻击强度可以将其分为两类:一类就是随机弱噪声的攻击，包括了图像处理中的压缩、加噪和滤波等操作。此类噪声可以将其看做对水印的随机噪声的干扰，其对水印的鲁棒性影响较小，现有的扩频水印算法几乎都能抵抗；另一类就是强噪声的攻击，包括了图像处理中几何攻击，如剪切、平移、旋转、缩放等，瑞利衰落攻击和二次水印的解释攻击等。此类攻击具有较强的随机性，攻击强度预先不可知，对水印的影响较大，直接导致提取出的水印失真较为严重或者完全破坏水印。
[0004]面对此类强攻击，现有传统算法还不能很好的解决。由于扩频水印算法的性能受到扩频码长的限制，码长越长，性能越好，同时水印透明性也会大幅下降，即使通过折中的算法，性能还是不能令人满意。纠错编码和CDMA技术相结合的水印算法虽然能弥补CDMA算法的一些不足，但同样会增加水印冗余和算法复杂度，尤其是数字水印受到的攻击强度是未知的，所以有可能出现越纠越错的情况。由此可见，现有的典型算法从技术思路上看还存在不足，不能很好地解决水印鲁棒性问题。
[0005]鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种基于0FDM-CDMA的鲁棒数字水印算法，用以克服上述技术缺陷。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种基于0FDM-CDMA的鲁棒数字水印算法，
[0008]该具体过程为:
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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 = (Ctl, C1,...(V1)，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
【权利要求】
1.一种基于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 = (Ctl, C1,...Cl-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S = 1/LJCWZkL ； 设CDMA扩频矩阵为&ΧΝ，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
2.根据权利要求1所述的基于0FDM-CDMA的鲁棒数字水印算法，其特征在于，OFDM技术和CDMA技术组合应用于鲁棒数字水印及其鲁棒性分析； 假设由各种攻击引起的系数变化为ΛΖ，则容易得到含有水印信息的载体系数Z' w =Zw+Λ Z，将其带入(3)式，利用(I)式和(2)式，容易推出如下结果:
3.根据权利要求1所述的基于0FDM-CDMA的鲁棒数字水印算法，其特征在于，嵌入区域和嵌入位置的选择和分析； 在上述步骤bl、b2和b3中，采用“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Idwt = DWT⑴；选择LL2子带进行4X4的DCT变换，得到变换后子带图像频域系数Imix = DCT (IDffT (LL2));选择这些系数中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Imix中的位置Plc作为水印提取的密钥。 分析证明，DffT (LL2)与4X4DCT混合域同时具有较小的偏移量和归一化方差，选择该区域中绝对值较小的系数作为嵌入点，可有效降低总误差能量|| ε ||，提高水印鲁棒性。
【文档编号】G06T1/00GK103927711SQ201410166438
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】高宝建, 吴谦, 赵小宁, 杨玉华, 胡丽娜 申请人:西北大学