41、数字水印实用容量与文档保护系统攻击分析

数字水印实用容量与文档保护系统攻击分析

1. 数字水印实用容量分析

在数字水印的提取过程中，有时从图像中提取的水印由于错误超出纠错能力而无法解码，这种情况通常会导致“错误检测”，虽然对误报概率和阈值的影响很小，但为保证精确性，仍需考虑此类情况。

为使分析更具实用性，需满足以下要求：
- 易于执行 ：分析不应耗费过多时间、计算能力和其他资源。当前理论计算水印容量的方法，需要从退化图像中获取检测统计量的平均值，这就需要针对特定数量的比特进行初步实验，此过程耗时且不实用。不过，可通过估计退化情况来解决这一问题。根据量化理论，像 JPEG 这类基于量化的压缩所造成的退化是可在一定程度上进行估计的。
- 易于扩展 ：分析不应仅适用于特定的水印方案。实验中采用了改进版的拼凑算法，尽管这是一种空间域水印，但即使水印嵌入在频域，对分析也无影响。

近年来，众多水印算法被提出，部分算法的性能（包括可靠性）较难分析。但这些算法多用于隐写术，更注重方法本身或消息大小，而非可靠性，所以不一定需要精确分析其可靠性。

2. 改进版拼凑算法

实验使用的改进版拼凑算法与原算法的最大区别在于，它通过将图像划分为多个区域来嵌入多位水印。每个比特的嵌入模式包含数量相等的“+1”和“ -1”补丁，且这些补丁是伪随机散布的。第 i 个嵌入模式的补丁与第 j 个（j ≠ i）嵌入模式的补丁不重叠。若将所有比特的嵌入模式累加，结果中无零值。在累加前，当消息为“0”时，嵌入模式的符号会翻转。

制作水印模式后，会进行全局和/或局部调制以保持保真度，但实验中未结合人类视觉系统进行考虑。整