基于数字档案资源综合特征的数字水印生成与嵌入方法

技术领域

本发明涉及计算机图像处理方法。具体涉及基于数字资源综合特征的数字水印生成与嵌入方法。

背景技术

目前，有关数据水印技术，主要有将用户和生产者的信息作为水印嵌入到文档中、基于DCT变换的文档图像半脆弱数字水印算法、将有意义的二值图像作为水印图像，在图像中频系数中嵌入水印、将表征图像RICM的Hu不变矩编码为内容水印信息嵌入到原图像中、基于JPEG 2000的数字图像内容认证的数字水印算法、基于小波域图像认证的数字水印算法的解决方案、基于遗传算法的脆弱水印算法、基于图像内容的脆弱水印认证技术、通过产生输入密钥并对密钥进行一系列操作，然后执行脆弱水印嵌入算法等等。

有关数字内容鉴真保护方面，主要的技术有基于小波和DCT双重域的数字图像内容鉴真方法，基于区域内容表征和不变距的图像内容保护算法，基于数字水印的外包数据库内容保护技术，通过用户生物特征的回去、并对其加密，已达到数字内容保护的目的，通过对密钥K加密以达到对数字内容访问控制的方法，通过对原始数字内容特征值提取，并检查待检查的数字内容的特征值，并通过比较，以检测数字内容的一致性、采用特定技术来记录和管理数字内容的使用痕迹、内容业务系统根据数字内容的相关信息生成包含该数字内容在对应的应用场景中进行业务处理所需要的信息的内容标示；根据预定义规则选择内容采样算法和业务密钥；执行内容采样算法从数字内容中获得采样信息，并根据该采样信息、所述内容标示和业务密钥生成消息认证码；以及将内容标示和消息认证码嵌入所述数字内容中，生成可认证采取数字内容、通过生成指定了识别出的该数字内容的特征信息，并且基于该特征信息例如基于指定了识别出的该数字内容的特征信息与多个特征信息的比较，确定识别出的该数字内容的使用权、把ID信息添加到内容的预定位置，或者也可以空间频率的形式把它添加到整个内容上、通过从接收的原始内容中解析并挑选信息，并将挑选的信息组合进行加密、恢复等对接收的数字内容进行保护。

现有的各种数字水印生成与嵌入技术，都是将作者的序列号、单位标志、有特殊意义的文本等以及通过对原始图像利用各种算法生成水印信息进行数字水印，其主要作用是保护图像等多媒体电子文件的合法使用，标志对数字产品的拥有权，判别对象能否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪和防止非法拷贝，处理版权纠纷等。

利用单方面的信息作为数字水印在数字内容保护和数据内容鉴真具有积极的意义和一定的成效，但是存在对数据资源进行内容原始性、完整性、真实性、唯一性进行全面的保证检测还不够全面，无法全面反映数字资源特征的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于保证数字资源完整性、真实性、原始性的基于数字档案资源综合特征的数字水印生成与嵌入方法。

为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种基于数字档案资源综合特征的数字水印生成方法，该方法桉下述步骤进行：

(1)、将数字资源按原始性和唯一性要求划分为有效特征集S，所述有效特征集S＝v₁，v₂，...，v_n，其中v_i是数字资源的某一方面的特征，v_i的完全形式为v_i＝p₁，p₂，...，p_m，p_j是v_i第j个特征参数，有效特征集S是数字资源原始性的完全有效特征集，该有效特征集S包括数字资源的物理特征、信息特征、校验数据、存储信息、版权信息的基本特征；

(2)、对数字资源的综合特征进行选择和分析，建立数字资源综合特征库；

(3)、根据特征分析选择的特征集，从原始数字资源中测量计算出相应特征集的特征量；

(4)将提取的特征集特征量进行加密处理后存储到数字资源综合特征库中；

(5)、根据数字资源的类型采用不同的算法，将计算提取的特征集特征量生成数字水印，并利用数字水印嵌入技术将生成的数字水印嵌入到数字资源中；

(6)、在进行数字资源综合特征验证前，根据数字资源的类型，利用数字水印提取算法从数字资源中提取嵌入的水印，从水印中分离数字资源的原始综合特征量，并计算得到数字资源的当前综合特征集特征量；

(7)特征验证：通过数字资源中数字水印的完整性检查确定数字资源数字资源是否出现篡改；通过对数字资源提取的当前的特征集特征量与从水印中提起分离的特征集特征量进行逐一比较，可以判断数字资源在存储、传输利用过程中是否被篡改；通过对数字资源当前的特征集特征量、水印中提起分离的特征集特征量以及数字资源库中的特征集特征量进行比较，可以有效检测数字资源的完整性、原始性。

所述的综合特征集特征量的分析，将数字资源按原始性和唯一性要求划分为有效特征集S，所述有效特征集S＝v₁，v₂，...，v_n，其中v_i是数字资源的某一方面的特征，v_i的完全形式为v_i＝p₁，p₂，...，p_m，p_j是v_i第j个特征参数，有效特征集S是数字资源原始性的完全有效特征集，该有效特征集S包括数字资源的物理特征、信息特征、校验数据、存储信息、版权信息的基本特征：

所述的物理特征为尺寸、分辨率、内容的重量、内容尺寸；

所述的信息特征为颜色分量水平及垂直投影、各颜色分量的直方图；

所述的校验数据为像素行和列的校验和；

所述的存储信息为资源文件的创建、修改时间，存储尺寸；

所述的版权信息为唯一识别号、所有者、责任人、资源归档时间、分类信息、密级信息。

所述的数字资源综合特征库的建立，分析确定数字资源的综合特征集特征量后，为了保证数字资源的原始拥有者拥有该数字资源的最原始的数字资源综合特征信息，利用数据库技术和文件存储技术，建立数字资源综合特征库。

所述的特征集特征量的提取：通过对数字资源综合特征的分析，确定使用的综合特征集特征量，对原始数字资源进行测量计算和分析，提取数字资源综合特征集特征量，同时根据数字资源的所有者信息、版权信息分析确定数字资源的非物理特征量。

所述的建立数字资源特征集特征量的存储：将提起获得的所有特征集特征量转换成统一的格式后利用可逆算法进行加密处理后存入数字资源综合特征库中。

所述的数字水印生成与嵌入：对提取的数字资源特征集特征量，按照水印生成算法生成数字水印，数字水印的生成将根据数字资源的类型采用不同的算法，对于非压缩的图像媒体采用变换域数字水印技术生成数字水印，对压缩图像媒体采用离散余弦变换DCT域图像水印生成技术生成数字水印。

所述的数字特征集特征量的提取：对嵌入水印的数字资源利用数字水印提取技术，提取出数字水印，并根据数字水印生成算法逆向提取出水印中的数字资源综合特征集特征量；同时根据分析的特征集特征量计算当前数字资源的数字资源综合特征集特征量。

所述的数字资源特征集特征量的特征验证：在提取了嵌入在数字资源中的综合特征集特征量后，在三个层面对数字资源进行篡改鉴真和原始性、完整性检测包括：

(1)、数字水印检测：通过对数字资源嵌入的水印，利用数字水印提取算法进行提取，检测数字水印的完整性，在数字资源被篡改或原始性遭到破坏的情况下，水印将同时遭到破坏，水印提取算法将无法提取水印或者提取的数字水印不完整，通过对提取的水印的检测，可以检测资源被篡改或者失去完整性；

(2)、数字资源自检：在能够提取数字水印，利用从数字水印中提取的综合特征集特征量和当前数字资源计算提取综合特征集特征量进行对比检测，检测数字资源的完整性，该检测可以有效检测对数字资源在传输使用过程中的各种篡改变动和完整性验证；

(3)、特征库检测：将前面中数字水印中分离的特征集特征量、当前数字资源计算获取的特征集特征量与数字资源综合特征库中的特征集特征量进行比较验证，检测三个特征集特征量是否一致，实现数字资源的原始性和完整性的验证。

本发明通过选取数字资源的物理特征、信息特征、校验数据、存储信息、版权信息等综合特征，对数字资源的综合特征进行选择和分析，建立数字资源综合特征库，根据数字资源的类型采用不同的算法，生成数字水印，并利用数字水印嵌入技术将生成的数字水印嵌入到数字资源中，在数字资源纵向、横向使用、传输过程中，对数字资源的水印进行检测分析，综合特征的对比检测，达到数字资源原始性、完整性、真实性的保护鉴别。

本发明与现有技术相比，本发明利用基于数字资源物理特征、信息特征、校验数据、存储信息、版权信息等综合特征的数字水印生成与嵌入技术，同时建立数字资源综合特征库，通过提取嵌入的数字水印信息进行水印包含的特征信息与分析的提取的特征信息比对，与资源特征库中的特征量的对比，可以对数字资源的纵向传输、横向传输使用过程的原始性、完整性、真实性做全面的检测。并具有以下特点：

1、篡改检测：通过基于数字资源综合特征的数字水印算法，对数字资源内容被包括病毒，黑客、恶意篡改、偶然事故等篡改的检查率达到100％；

2、原始性检测：通过基于数字资源综合特征的数字水印算法和数字资源综合特征信息库，对数字资源的综合特征进行比较验证，对数字资源的原始性、完整性检测效果达到100％；

3、安全性：在水印算法公开或被破解的情况下，然可以通过数字资源综合特征信息库，完成对数字资源的原始性、完整性的检测；

4、兼具篡改鉴真与版权保护：数字资源综合特征兼具数字资源特征与版权信息，基于前面两点，本发明在保护数字资源完整性、原始性的同时，也具备了数字资源版权保护的功能。

本发明广泛用于各种数字资源的原始性、完整性和真实性检测验证。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为图1的特征信息入库流程图；

图3为图1的水印生成嵌入流程图；

图4为图1的数字综合特征水印提取流程图；

图5为图1的数字综合特征验证流程图。