15、数字水印的数据嵌入技术详解

数字水印的数据嵌入技术详解

1. 引言

在数字水印领域，数据嵌入是一项关键技术。为了实现有效的水印嵌入，不仅需要利用宿主特征集的知识将宿主资产正确映射到检测/解码区域，还需要对检测（解码）区域进行合理设计，以充分发挥嵌入器对宿主资产知识的利用。本文将深入探讨可检测水印和可读水印两种情况下的知情嵌入方法，包括不同的嵌入策略、实际应用案例以及相关算法的原理和操作步骤。

2. 可检测水印

可检测水印主要关注水印的存在性检测。由于知情嵌入算法与用于评估水印存在性的检测策略密切相关，下面通过一个具体案例来阐述知情嵌入的原理。

2.1 知情嵌入原理

为了实现水印检测，任何资产（无论是否带有水印）都可以看作是n维空间中的一个点，其中n是宿主特征集的基数。对于给定的水印代码，水印检测和不可见性可以通过特征空间中的两个区域来定义：可接受失真区域和检测区域。

• 可接受失真区域 ：其确切形状取决于用于模拟水印引入的感知退化的感知失真度量。由于感知度量难以定义且分析结果繁琐，通常采用平方欧几里得度量，使得可接受失真区域在特征空间中呈（超）球形。
• 检测区域 ：其定义需要指定水印检测器。假设采用基于归一化相关性的检测器，通过计算宿主特征向量f和水印向量w之间的归一化相关性pn，并将其与检测阈值进行比较。若pn高于阈值，则判定水印存在；否则，判定水印不存在。这一过程相当于对w和f形成的角度进行阈值处理，从而得到一个超圆锥检测区域Rw。

不同的嵌入策略会产生不同的效果：
- 盲嵌入（BE）