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秘密共享源于經典密碼理論，是指將共享的秘密在一個用戶集團里進行合理分配，以達到由所有集團成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團里任何單個成員都能且僅能在集團中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個秘密共享體制由秘密的分發者D、參與者集合P={P1，P2，…，PN}、接入結構Γ、秘密空間S、分配算法、恢復算法等要素構成，其中Γ是由P的某些子集作為元素組成的集合，即Γ2Γ，其元素稱為Γ的授權子集。一個P上的滿足一般接入結構Γ的秘密共享方案是指：
(1)對于Γ的任何一個授權子集A∈Γ，A中的全體成員可以利用他們所擁有的秘密份額來恢復秘密S；
(2)對于Γ的任何一個非授權子集BP，BΓ，B中的成員無法利用他們的秘密份額來重新恢復秘密S。
秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并給出(r，n)秘密共享門限方案。所謂(r，n)(其中r、n為正整數，且r≤n)秘密共享門限方案是指在用戶數為n的用戶集團內共享某個秘密(如K)的方法。在這個方法中，任意r個屬于集團的用戶都能合作計算出K的值，但當用戶個數少于r時不能計算出K。如n個用戶間共享一個密鑰K，每個用戶i持有一個密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個密鑰碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢復出密鑰K，而由任意r-1個或更少的密鑰碎片都不能得出關于密鑰K的信息。
應用(r，n)秘密共享體制，攻擊者必須獲得超過一定數量(門限值r)的秘密碎片才能獲得密鑰，這樣提高了系統的安全性；當某些碎片(不超過n-r個)丟失或被毀時，利用其它秘密份額仍然能夠獲得秘密，這樣提高了系統的可靠性。在恢復秘密K時，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復會失敗，不正確的秘密份額又稱為惡意子密。秘密共享體制在實際當中應用廣泛，可用于分散重要的信息，如通信密鑰的管理、數據安全、銀行網絡管理、導彈控制發射等。
對于聯合數字水印來說，其嵌入過程與一般水印的嵌入過程相同。但是在聯合用戶的應用背景下，當檢測過程不成功時，嵌入單一聯合數字水印不具備分辨單個聯合用戶的能力。例如設用戶為A、B，當水印檢測成功時，即可認定用戶A、B都為具有部分聯合所有權的用戶，而且A、B一起擁有對水印作品的所有聯合所有權。但當水印檢測不成功時，無法分辨下列三種所有權分布情況：
(1)用戶A、B皆為不合法的聯合用戶。
(2)僅用戶A為不合法的聯合用戶。
(3)僅用戶B為不合法的聯合用戶。
為了分辨單個聯合用戶，除了嵌入生成的長度為2L的聯合數字水印W外，用戶A可以嵌入自己的長度為L的水印W1，同時用戶B也嵌入屬于用戶B的長度為L的水印W2。這樣檢測結果可能有以下情形：
(1)成功檢測到所有水印：W、W1、W2。
(2)水印W、W1檢測不成功，僅成功檢測水印W2。
(3)水印W、W2檢測不成功，僅成功檢測水印W1。
(4)所有水印檢測均不成功。
對以上情形分別判斷為：
(1)所有水印被成功檢測，用戶A、B都為合法聯合用戶。
(2)僅成功檢測水印W2，那么僅用戶B都為合法聯合用戶。
(3)僅成功檢測水印W1，那么僅用戶A都為合法聯合用戶。
(4)所有水印均不能被成功檢測，用戶A、B都不具備聯合所有權。
[摘要]本文簡要介紹數字水印技術的定義，給出了數字水印系統框架的描述，并大致介紹了聯合數字水印的一些思想。針對DCT變換在比特率較低時，會出現明顯塊效應的缺點，提出一種采用Gabor變換的嵌入方法，使聯合數字水印技術更加完善。
[關鍵詞]數字水印聯合數字水印秘密共享體制離散余弦變換DCT
參考文獻：
[1]陶亮，陶林.DGT與DCT在圖像編碼中的性能比較.
[2]陳海永.DCT域圖像水印算法的研究.
[3]陶亮，莊鎮泉.二維實值離散Gabor變換與DCT在圖像編碼中性能的比較.200.
引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導流堤、泄洪閘、人工彎道、進水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道。在人工彎道進口處，修建導流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導流，使水流平順的進入引水彎道。設置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進入人工彎道，保證引水彎道有良好的進水條件；在洪水季節，泄水排沙，平時可關閉壅水，保證下游工農業用水，在寒冷季節還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設計時，要充分利用天然穩定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設計流量要綜合考慮進水閘的流量和含沙量較大季節河灣流量，使彎道內產生較強的橫向環流作用，有利于排沙。進水閘與沖沙閘設置在引水彎道末端，按正面引水側面排沙的原則布置，進水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫容，有利于定期沖沙。進水閘前設置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強橫向環流的作用，還可將泥沙導向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到沖沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進行消能，使水流在消力池中發生淹沒水躍，池中布置排水孔，下設砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運行。下游引水渠道根據水力最佳斷面及經濟實用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。
2引水樞紐主要設計內容
樞紐工程總體布置：根據基本資料確定工程的等級、級別、洪水標準，可參考《水閘設計規范》、《水閘》、《取水工程》等文獻，并結合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據經驗公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長度等參數，根據工程各主要建筑物的作用和設計原理，合理布置建筑物的位置。樞紐工程水力設計：首先，根據水力最佳斷面和經濟實用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學》中的迭代計算公式確定渠道正常水深；其次，根據《水閘設計規范》確定進水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進水閘、沖沙閘、泄洪閘的設計洪水位及校核洪水位；最后，根據《水力學》進行各閘的消能防沖計算。
樞紐工程防滲計算：根據工程的要求，需對進水閘、沖沙閘、泄洪閘設計洪水位和校核洪水位都進行防滲計算，計算過程相似；根據《水工建筑物》擬定各閘室的地下輪廓，采用改進阻力系數法進行滲流計算。首先進行阻力系數的計算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進行比較，均要滿足閘基的抗滲穩定要求。閘室穩定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚壓力；根據荷載和偏心受壓公式分別驗算各閘室完建期、設計洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應力，結果均要滿足規范要求；根據《水閘》公式，驗算各閘室的抗滑穩定性，結果均要滿足閘室的抗滑穩定要求。
1設備
俗話說“巧婦難為無米之炊”，沒有相應的設備不能進行相應的診斷，沒有先進的設備，也不可能開展先進的檢查技術。單純強調“人的因素”不是科學的認識論。有了相應的設備，就必須充分利用，挖掘潛力，這不但要求放射醫務人員不斷提高專業技術水平，也要去掉安于現狀，不思進取的惰性和明哲保身的思想，還應擴大宣傳，加強聯系，取得臨床科室的支持和配合，病人及家屬的理解。放射科有事業心、進取心的專業工作者應積極動腦筋、想辦法，根據本院的實際情況，凡是臨床需要開展而又能夠開展的，都要克服困難，創造條件爭取多開展、完善各種檢查項目，并逐漸開展介入治療業務。促使本科室和醫院整體業務水平的提高，取得好的社會效益和經濟效應。
2素質
2.1思想素質放射專業人員樹立以病人為中心，全心全意為人民服務的思想理念，熱愛本專業，有事業心、責任心和進取精神，不怕挫折、不怕困難，與同事同行具有相容性，能夠互相幫助，互相尊重、互相體諒、合作共事。遵守政策法規和規章制度，講究職業道德，愛護儀器設備。尊重科學，實事求是、一絲不茍，善于取人之長，補己之短，工作認真，精益求精，膽大心細，虛心好學，經常注意知識更新。
2.2業務素質適應現代需要的放射專業人員應具備以下各方面業務素質。與本專業相關的文化基礎知識，如數、理、化等知識；醫學基礎知識，包括解剖、生理、病理、基礎診斷及臨床表現等；專業知識以及與專業相關的知識：X線(CT)診斷，X線(CT)攝影檢查技術，X線防護、X線(CT)機主要構造，計算機操作技術等；外語：掌握一門以上的外語，至少借助詞典能夠筆譯；科研能力：包括選題設計、實驗觀察、統計學處理等各環節的具體操作能力；檢索和利用文獻資料的能力；寫作能力：善于對工作進行總結，及時將有關成果變成能夠進行交流的文字信息；適應工作需要的各種實際操作技能。
3技術
技術和素質相關，但又不是同一概念。技術受環境、設備、素質等諸多因素的制約。既可以分別對個人進行技術評價，也可以按整體對一個科室的技術水平進行綜合評估。技術主要體現在日常實際工作的操作技能。對不同級別的醫院有著不同的技術水平要求，對不同職稱的個人也有其相應的衡量標準。具備符合本人技術職稱的、滿足本單位醫療需要的基本技術則是起碼的要求。應該強調的是，立足本職、面對現實，在本單位和本地區現有條件下，重視常規檢查，抓好常規檢查技術的質量仍然是一個永恒的主題。在此基礎上及時地引進新技術，開展新的檢查和介入治療項目，既可以滿足人民健康的需要，又可以促進醫院、科室整體技術水平的提高。
4管理
如果說醫院設備是放射科的“硬件”，那么管理就是它的“軟件”。近年來我國開始推廣實施的質量保證(QA)和質量控制(QC)主要就含管理這個因素。同樣的設備，同樣的技術素質，管理水平的高低會帶來不同的結果。
4.1組織管理科室人員的配備、調整、充實、各項工作的分工。安排、協調，工作人員的思想素質和思想動態，這些都屬于組織管理范疇，醫院和科室應當給予應有的重視。
4.2責任管理根據不同的工作，制定完善配套的崗位責任制，使每一個工作人員都明確各自的職責以及應該達到的標準，并且采取必要的措施，創造必要的條件，激勵大家搞好工作、盡職盡責。
4.3業務學習管理有計劃地培養年青的專業工作人員、科室人員定期組織業務學習，堅持疑難病例會診、讀片追蹤制度，安排人員到上級醫療單位進修，鼓勵科研和學術空氣的形成，支持專業技術人員參加各種業務學習和學術交流活動。鼓勵學歷更新和能力素質的不斷提高。加強醫學教育、擔負培養進修實習生的工作，安排專人管理。定期授課和測試，既放手讓同學們大膽工作，又要嚴格管理，認真審簽每一份診斷報告單，耐心回答和解釋同學們提出的問題，讓同學們通過1a的實習，順利走上專業工作崗位。
4.4質量管理積極學習，貫徹QA、QC計劃細則，建立上級醫師審片制度。把好照片質量關，特殊檢查應由主治醫師以上人員擔任，避免漏診誤診。
4.5設備管理建立財產登記和設備檔案，制定設備保管、保養、維修制度，嚴守操作規程，實行機器專人負責制。加強對暗室器材、膠片的管理，搞好物質保障，使設備達到正常運轉的最佳狀態。
4.6防護管理配備必要的防護器材，避免一切不必要的照射。堅持佩戴X射線計量器，加強監測。努力把X線量減少到可以合理達到的盡可能低的水平。
關鍵詞：QR碼；模擬退火算法；鏈碼；水印
1 二維碼水印加密背景及目前加密解密現狀
1.1 QR二維碼的應用背景
隨著中國3G技術的普及，以及手機本身性能的提高，二維碼作為一種全新的信息存儲、傳遞和識別技術迅速地融入到了社會生活當中，其保密和安全問題也越來越有研究價值，2012年鐵道部出現了用戶隱私資料信息被二維碼泄密的問題，病毒也開始通過二維碼傳播。目前國內針對二維碼數字加密的技術的論述并不多，在當前期刊網上有關二維碼討論的258篇論文也主要集中于二維碼自身的編碼解碼規則，只有16篇是討論二維碼數字手段加密的。其中加密采取的主要手段是通過復雜昂貴的隱形印刷技術。而討論數字加密的只是對一般圖像都通用的結合水印加密，未能很好的結合QR二維碼自身的編碼規則，所能負載的加密信息量也極少[3]。
1.2 國內外二維碼加密研究現狀
目前，國內外關于二維碼信息隱藏技術的文獻不是很多，研究對象主要是四一七條碼（Portable Data File417，PDF417碼）和QR碼。在國內，針對PDF417碼的研究較多且以空域水印為主，在國外，以研究QR碼居多，以頻域水印為主。牛夏牧[7]等利用變形技術對PDF417碼中的各組成單元寬度加以適量的變動，采用誤差累積的方式實現隱藏信息的嵌入和提取。陳崢等[3]針對PDF417碼，提出了基于邊界移位的隱藏信息嵌入算法。趙博等[4]提出一種基于結構微調法的水印算法，對PDF417碼的組成條空進行適量的微調，將信息隱藏進二維碼中。晁玉海等[5]提出一種對隱藏信息進行擴頻和映射處理，根據PDF417碼自身結構特點，通過微調條碼中的條和空將信息隱藏的方法。Ming Sun等[6]提出兩種基于離散小波變換（Discrete Wavelet Transform，DWT）變換的QR碼數字水印，分別可以嵌入隨機序列和圖片。Jau-Ji Shen等[7]針對PDF417碼提出一種稱作關聯水印的盲水印算法，該算法可以提高水印的嵌入容量并可將PDF417碼用于數據認證。
⑴二維碼圖和傳統防偽制作技術（主要是印刷）相結合，避免碼圖被直接影印、拍照，比如采用隱形印刷等等；
⑵掌握二維碼編碼技術，對二維碼碼圖本身做特殊處理（如加密、復合、變形等），這種方法的目的有二，一是可以讓別人的識讀軟件無法識別碼圖，二是可以在這些碼圖中編入特別信息，以作防偽校驗之用。
簡而言之，一個采用特殊印刷技術，一個采用特殊編碼，從而提高技術門檻也就提高了造假的成本與難度。本文研究算法基于第二種方式，對二維碼碼圖進行特殊處理，達到嵌入 信息進行防偽校驗目的。
2 適用于QR的數字水印算法
2.1 水印的嵌入算法
2.1.1 水印嵌入位置及表示方案
鏈碼和QR二維碼水印信息的位置選擇和像素值改變方案，根據鏈碼、改進的LSB算法和二維碼的基本理論，本文結合處如下表示方案。QR碼圖像是由N*N個深色或者淺色的模塊圖形組成，實驗中是黑色和白色模塊。考慮水印需要的隱蔽性，我們選取黑色的正方形作為水印嵌入單元。假設QR碼的一個模塊圖形的大小為M*M，其中M為模塊的長度（高度），單位是像素。條碼矩陣的大小為N*N。每個正方形基元占用的像素點為M/N。
如圖2.1所示：跟四鏈碼的結合方式為將正方形基元平分成四等份，每一塊的大小為M/2N，選擇其中的一塊，按統一水印規則改變整個選中塊的像素值，嵌入水印信息，按照鏈碼方向的規則給四個方向的小矩陣編碼為0，1，2，3，四幅圖中的紅色區域分別對應著0，1，2，3。這樣每個黑色QR碼的正方形基元便可以承載一位四進制的數。當圖像格式為RGB三色圖時，結合第一章所介紹的改進的LSB編碼規則，每一塊像素值按規則改變后又可表示為00，01，10，11的四進制，跟位置的編碼規則相結合，每個正方形模塊就可以表示一位十六進制的數，也就是4bit的信息。
2.1.2 水.印嵌入流程
如圖2.2 水印算法的整體嵌入步驟：
第一步：根據基本信息編碼出未加密的二維碼舉證，自左向右，自上而下，統計N*N黑色和白色模塊的QR二維碼可用來嵌入水印的黑色模塊的個數，記為C，并記錄下各個可用的黑色模塊在二維碼的二維矩陣中的位置。
第二步：依據偽指紋特征隨機密鑰生成技術，隨機生成三個指紋特征數據記為T1、T2、T3，并將T1、T2、T3轉碼成和水印嵌入方式所采用的編碼進制（八進制、十六進制等）相同的編碼進制，統計出T1，T2，T3所需要的占用編碼位數記為n1，n2，n3。
第三步：如果n1+n2+n3>c，則說明水印嵌入位置不足以嵌入所有的指紋特征數據，當嵌入位置不足時采用基于模擬退火算法競爭機制，解決各個特征信息之間采樣數競爭問題，模擬退火的優勢能保證了嵌入位置的隨機性，和各個特征信息的均衡性。
第四步：依照模擬退火算法競爭機制產生的二維指紋矩陣加密位置對應表，對QR二維碼圖形進行加密。
2.2 水印的提取算法
如圖2.3：首先，從加密的二維碼圖片中解碼出二維碼的基本信息。
將加密后的二維碼圖片記為map1和未水印加密的二維圖片記為map2，導入解碼程序中。
第二步：將相應的兩幅圖像做減法代數運算，提取圖像中目標區域，給定閾值大小為水印差值的一半，將低于閾值的像素點看作相同像素點，差值取絕對值選取為了實現精確定位，因為兩幅圖像編碼格式一致，除了不通目標區域以外，其他區域完全相同，包括圖像大小等。
第三部：使用數學形態學方法，實現斷線的連接，主要目的是保持目標區域邊緣連續，為孤立點的去除做準備。第三步：使用改進中值濾波去除圖像中孤立異常點，如果除了目標區域以外，其他區域完全相同，那么基本不需要去處異常點，在做加入噪聲干擾實驗時去除邊緣毛邊是一個需要除了的問題。
第四步：采用曲線全向跟蹤技術，尋找目標區域的邊緣輪廓，探查到所有目標區域邊緣。
第五步：將圖像按照二維碼自身的編碼規則分成N*N塊，根據上圖中提取去的各個嵌入水印的矩形區域的位置，并將區域大小經過閾值判斷，去掉干擾點，定位出各個區域對應得編碼值，返回二維矩陣各個嵌入水印值位置對應得值。和加密時候保存的加密二維矩陣值進行對比，進行水印驗證。
3 實驗
含有水印的QR碼的識別和提取實驗
算法穩定性實驗，流程如下：
（1）產生一段隨機長度和隨機內容的文本T1。
（2）將文本T1編碼為QR碼圖形Q1。
（3）計算Q1的水印容量大小。
（4）通過通過隨機指紋發生器和模擬退火競爭機制產生水印信息W。
（5）向Q1中嵌入水印信息W得到含有水印的QR碼圖形Q2。
（6）識讀Q2得到T2，并與原始編碼內容T1對比，記錄對比結果。
（7）從含有水印的QR碼圖形Q2中提取水印信息WR。
（8）比較W和WR，記錄對比結果。
（9）重復1000次步驟（1）～（8）的試驗，并計算QR碼的識別正確率和水印嵌入和提取的正確率。
隨機文本T包含英文字母、數字和常用標點符號。重復試驗的次數為100次，最后記錄實驗結果并計算正確率。實驗最終得到的數據是QR碼的識別正確率為97%，嵌入和提取水印的正確率為95%。該實驗表明，水印算法非常穩定，嵌入的水印不會影響到QR碼的正確識別，并且水印信息的嵌入和提取不受水印內容和QR碼載體圖像的影響。
4 結論
提出了一種適用于QR碼的魯棒性和嵌入信息量都適中的水印算法，該算法用鏈碼的方向編碼和改進的LSB算法嵌入水印信息，保證水印信息不會改變QR碼的圖形結構，并確保嵌入的水印信息不會影響到QR碼的正確識別。與現有的利用誤差特性進行信息隱藏的算法相比，該算法極大程度增強了數字水印的隱蔽性，提高了水印信息的嵌入量。同時算法不會受到QR碼的容量限制，并且適合電子保存和打印等多種形式，具有提取水印速度快，抗干擾能力強等優勢。并且提出了由多種生物特征提取出的信息組成水印信息的方式，將二維碼與用戶綁定，實現了人碼一體的認證功能。
[參考文獻]
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[2]趙博.二維條碼研究.西安電子科技大學碩士學位論文.（2007）.
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[4]陳哲，張永林.數字水印技術在二維條碼證件防偽中的應用.計算機工程與科學.28（4）.42-44.（2006）.
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[關鍵詞]數字水印；教育資源；版權保護
[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）03-0091-04 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.03.018
一.數字版權保護技術現狀
隨著互聯網的發展，越來越多的教育資源開始以多媒體數據的形式表達，例如用數碼相機采集教學素材、用網上點播看教學視頻、用MP4播放器聽英語等。這些教學活動所涉及的多媒體數據蘊含了大量價值不菲的信息。數字化技術精確、大規模的復制功能和Internet的全球傳播能力都極大地沖擊著現有版權制度，數字教育資源的版權管理和保護也是當前的一個難題。
早在上個世紀90年代，人們就意識到在網絡上進行數字作品分發存在運用技術手段進行知識產權保護的必要。在學術研究領域，Dartmouth大學的John S.Erickson在1997年的博士論文中提出了FIRM（一種互操作權限管理框架），它也是斯坦福數字圖書館項目開發的基礎設施原型Infobus的協議之一，用來將因特網協議擴展為更高層的信息管理協議。GeorgeMason大學信息技術學院的Jaehong Park在2003年的博士論文中提出了一種統一的使用控制框架，從理論上探討了各種權限管理方式的統一建模問題。中國科學院計算技術研究所的譚建龍對Interent內容的安全分發與版權保護問題進行了較為深入的研究，并做了一定的系統設計和實現。香港大學、西安交通大學等也在數字版權保護技術領域做了不少研究工作。
第一代數字版權管理（DRM）技術主要以安全和加密技術為主，它對數字作品進行加密并以對版權分配進行控制的形式限制對內容的使用，防止非授權拷貝。雖然成熟的密碼學可以解決安全傳遞和訪問控制，但是一旦解密后，數字作品便可以隨意地被拷貝，這將給數字作品制造商帶來巨大的損失，從而制約著網絡數字媒體應用的不斷深入。第二代數字版權管理技術變得更加豐富，包括對知識產權擁有者的有形和無形資產的全面管理，覆蓋了版權描述、身份鑒別、內容交易、內容保護、版權使用的監控和跟蹤等各個方面。
網上傳播的多媒體教學資源同樣存在大量的盜版和侵權問題，如何保護多媒體教學資源的版權已成為近年來教育界、法律界及計算機應用研究中面臨的熱點和難點問題。現代教育技術的應用現實呼喚新的技術來保證現代教育資源的版權，從而保護廣大教師的勞動成果，進而保證現代教育與學術的良好發展。
二.數字水印的分類
數字水印是指嵌入在數字信息中有關擁有者或授權者并具有鑒別性但不影響該數字信息使用價值的數字信息（如文字、圖像、序列數等）。由于具有透明性，穩健性和安全性的特點，數字水印技術在數字版權保護領域應用廣泛。數字水印算法能識別出被嵌入到所保護對象內的所有者的相關信息（如注冊的用戶號碼、產品標志或有意義的文字等）并能在需要的時候將其提取出來，用來判別對象是否受到攻擊，且能夠監視被保護數據的傳播以及非法拷貝控制等。現有的基于數字水印的數字產品版權保護基本上是面向數字資源本身的，如數字媒體內容完整性認定、數字媒體篡改及篡改位置的認定等。J.cox曾在他的論文中談到，數字水印由于其良好的應用性能必將繼續為企業界所使用，特別是在數字版權保護領域。
數字水印技術近年來發展迅速，到目前已有了大量不同的數字水印方法，按不同的角度，數字水印可作如下分類：
1.按特性劃分
數字水印按照特性可以分為魯棒數字水印和脆弱數字水印兩大類。魯棒數字水印主要用于在數字作品中標識著作權信息，如作者、作品序號等，它要求嵌入的水印能夠經受各種常用的編輯處理；脆弱數字水印主要用于完整性保護，與魯棒水印的要求相反，脆弱水印必須對信號的改動很敏感，人們根據脆弱水印的狀態就可以判斷數據是否被篡改過。
2.按水印所附載的媒體劃分
按水印所附載的媒體，我們可以將數字水印劃分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以及用于三維網格模型的網格水印等。隨著數字技術的發展，會有更多種類的數字媒體出現，同時也會產生相應的水印技術。
3.按檢測過程劃分
按水印的檢測過程可以將數字水印劃分為明文水印和盲水印。明文水印在檢測過程中需要原始數據，而盲水印的檢測只需要密鑰，不需要原始數據。一般來說，明文水印的魯棒性比較強，但其應用受到存儲成本的限制。目前學術界研究的數字水印大多數是盲水印。
4.按內容劃分
按數字水印的內容可以將水印劃分為有意義水印和無意義水印。有意義水印是指水印本身也是某個數字圖像（如商標圖像）或數字音頻片段的編碼；無意義水印則只對應于一個序列號。有意義水印的優勢在于，如果由于受到攻擊或其他原因致使解碼后的水印破損，人們仍然可以通過視覺觀察確認是否有水印。但對于無意義水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能通過統計決策來確定信號中是否含有水印。
5.按水印隱藏的位置劃分
按數字水印的隱藏位置，我們可以將其劃分為時（空）域數字水印、頻域數字水印、時/頻域數字水印和時間/尺度域數字水印。時（空）域數字水印是直接在信號空間上疊加水印信息，而頻域數字水印、時/頻域數字水印和時間/尺度域數字水印則分別是在DCT變換域、時/頻變換域和小波變換域上隱藏水印。隨著數字水印技術的發展，各種水印算法層出不窮，水印的隱藏位置也不再局限于上述四種。應該說，只要構成一種信號變換，就有可能在其變換空間上隱藏水印。
三.基于數字水印的教育資源版權保護分析
教育資源中存在大量的Word文檔，PPT課件，電子書，教學音視頻，教學游戲等數字產品，針對不同類型的資源使用不同的水印保護技術也是非常必要的。
1.文本教育資源
文本數字水印指在文本中加入水印，最常見的載體文件有TXT、DOC、PDF等格式。據統計，80%以上的信息是通過文字承載與傳播的。在人類的所有傳播媒介中，文字的地位最重要。無論傳播技術和媒體形式如何變遷，文字的作用在傳承人類文明、推動社會進步的過程中都是處于核心地位的。在互聯網環境下保護各種電子書籍、合同、證件、契約等文本數字產品的版權和信息安全的迫切性和重要性更為突出，與此同時，在教育資源中，存在大量的Word文檔，PPT課件，電子書等文本數字產品，這些文本資源版權的迫切性及重要性更為突出，因此，進行文本數字水印的教育資源版權技術研究也是非常必要的。
2.圖像和視頻教育資源
視頻水印算法的研究幾乎與圖像水印算法同步，1996年FrankHartung等在SPIE會議上提出的視頻序列直接擴頻的水印算法是視頻水印算法的早期代表工作，一般簡稱F&G算法。同年，在英國劍橋大學召開了首屆國際信息隱藏會議（IHW），在2002年首次專門召開數字水印的會議（IWDW），以后每年定期舉行。此后發表的有關數字水印的文章呈爆發趨勢。2001年，Fridrich提出了無損認證的思想，并實現了兩種脆弱的無損水印算法，這是水印認證技術特殊應用的早期代表。此后，De Vleeschouwe、Ni等人發展了半脆弱的無損認證水印。在視頻水印算法研究領域，早期的算法均建立在擴頻基礎之上，除F&G算法外，還有如Ton Kalker的JAWS算法、Cox的擴頻算法以及Mobasseri的CDMA比特面算法等典型算法。
3.音頻教育資源
數字音頻水印是將具有特定意義的水印信息嵌入到原始音頻信號中，嵌入之后對音頻信號的質量沒有明顯的影響。人的視覺和聽覺特性差別較大，與圖像水印相比，音頻水印除了具有魯棒性、不可檢測性、透明性、安全性和自恢復性等特點外，還有自己的一些特點。早在1954年，美國Muzac公司申請了一項名為“Identification of sound and Like signals”的專利，將標識水印信息不可感知地嵌入到音樂中，從而證明所有權的方法。這是迄今為止所知道的最早的電子水印技術。2000年，鈕心忻等提出了一種音頻水印算法，利用小波變換對原始語音信號進行分解，保留小波分解的近似分量，并對小波分解的近似分量進行相關處理，以便嵌入水印。王讓定等人提出了一種方法，在音頻信息隱藏技術的基礎上，可以實現語音保密通信，并且可以有效抵抗去同步攻擊。陳荔聰等人提出一種基于奇偶量化的音頻水印算法，算法在音頻信號的時間域上檢索滿足條件的同步信號區，當含水印的音頻信號受到裁剪攻擊，可以取出正確的水印。目前，大多數的研究工作都是圍繞圖像和視頻水印做的，對音頻水印算法研究的文章和成果相對較少。
四.教育資源版權保護方案
1.教育資源版權保護整體方案
為實現版權保護，在使用數字教育資源前要對其進行處理，即將數字教育資源版權信息及作品信息進行封裝，封裝時針對不同類型的資源采用不同的水印封裝技術。與此同時，權利描述機構根據數字教育資源的認證信息形成權利信息。當有用戶需要使用文化遺產資源時，先由認定跟蹤機構對其進行交互認定，順利通過認定后，機構根據用戶的申請形成用戶申請權利信息。使用控制機構根據數字教育資源的固有權利信息與用戶的申請權利信息做出使用權利決策，并將該權利賦予用戶，使其在該權利范圍內使用數字內容。在用戶使用數字內容的整個過程中，認定跟蹤機構都對其進行動態跟蹤和行為認證，一旦發現有越權使用的情況認定跟蹤機構就會及時地對該用戶采取相應措施。用戶使用完數字教育資源后需進一步對其進行行為認證，以確保數字版權未遭到破壞。圖1是數字教育資源的數字權利認定和跟蹤關鍵技術研究框架，包括數字媒體內容包裝、數字權利動態描述、數字權利使用控制以及數字權利認定和動態跟蹤等。
2.教育資源的水印封裝
水印封裝包括數字作品統一格式、水印信息的創建、數字作品內容摘要的提取、水印嵌入以及內容的安全加密等過程模塊。其研究框架如圖2：
水印封裝分為7個基本步驟，具體為：
（1）從數字教育資源庫中取出將要處理的數字作品，將其轉換為規定的符合格式文檔。
（2）從復合格柵文檔中提取版權及作品的相關信息，包括作品ID以及作品創作者描述信息、作品描述信息等。
（3）提取統一格式文檔的內容摘要，用于文檔的完整性驗證，且作為水印封裝的部分水印信息。
（4）創建固有權利規則，指定用戶可對該文檔采取的操作，比如瀏覽、復制、編輯等。
（5）將版權信息、作品信息、固有權利規則和內容摘要進行編碼，生成水印信息。
（6）在密鑰的控制下，將生成的水印信息封裝到數字作品中。
（7）在密鑰Seed控制下生成密鑰，對封裝后的數字作品進行加密操作，形成最終用于的數字產品。將處理后的數字作品放入產品信息庫，將水印封裝過程中所涉及的密鑰存入密鑰信息庫。
3.教育資源版權保護水印方案
多媒體教學課件包含著文檔、圖像（包括圖形）、音頻、視頻（包括動畫）等數字信息內容，而與這些內容形式的數字資源相對應，分別有文檔水印、圖像水印、音頻水印、視頻水印等。最典型的三分屏課件包括三個部分：教師講課的音視頻、PowerPoint（當然也可能是其他電子文檔）和課程綱要，則其數字水印版權保護系統應該是包含語音，文本，圖像，視頻水印的綜合應用系統，如圖3。
對于需要進行版權保護的數字教學資源，根據數字信息類型選擇相應的數字水印子系統進行水印的嵌入。這樣，嵌入了數字水印的數字教學資源再進行必要的資源共享和開放。當發現自己的這些數字教學資源有被非法復制和使用時，就可以將此侵權行為訴諸法律，通過從包含水印的數字教學資源中提取出能代表自己個人信息的數字水印來保護自己的版權。
【關鍵詞】數字水印小波變換離散余弦變換
一、前言
數字水印作為信息隱藏的一項重要技術，已廣泛應用于信息安全的多個領域之中。離散余弦變換（DCT）作為一種傳統的算法，是數字圖像處理和信號處理的一種正交變換，具有壓縮比高、誤碼率等優點，將其應用于數字水印算法實現水印的前如何提取十分有效。
二、基于離散余弦變換的數字水印算法
從數字水印的不可見性出發，基于DCT域數字水印算法應將水印信息嵌入到原始圖像的低頻部分，但這樣得到的水印圖像無法抵御如JPGE壓縮等有損壓縮的攻擊；如果從數字水印的魯棒性角度出發，應將水印嵌入到原始圖像的高頻部分，但這樣得到的水印圖像與原始圖像在視覺上會有明顯的差別[2]。這里提出的基于離散余弦變換的數字水印算法，主要是將水印嵌入到圖像DCT頻域的DC分量上，因為這是對人類視覺感受比較重要的部分。算法在保證數字水印魯棒性的前提下，考慮圖像的HVS特性和自身特點，使數字水印的強度自適應于原始圖像，進而保證了數字水印的不可見性。
基于DCT的數字水印算法是先將原始圖像分割成8x8的塊，依據HVS特性對塊進行分類后，再對所有的塊進行DCT變換。在DCT域中，根據各塊的分類結果，將不同強度的水印分量嵌入到相應塊的DCT系數當中。原始圖像的分塊示意圖如圖1所示，每個8x8塊的DCT系數都按照的順序進行排列。圖像左上角的第一個系數為直流系數用DC表示，接下來排列的是低頻系數，并且隨著排列序號的越大對應的頻率越高，圖像右下角對應的是最高頻率的系數。因此不難看出，DCT變換可以按照能量的大小將圖像的頻譜系數進行區分，這更有利于進行相應的頻譜操作[3]。
三、基于離散余弦變換的數字水印算法的實現步驟
采用的水印信息是一幅64×64的二值圖像，原始圖像是512×512的lena圖像。基于離散余弦變換的數字水印的嵌入算法具體步驟如下：Step1：讀入并顯示原始圖像和水印圖像；Step2：將原始圖像分割成8×8的塊，用坐標將需要隱藏的圖像表示出來，并對每一塊圖像進行DCT變換；Step3：嵌入水印圖像，如果水印圖像值為1，則取，如果水印圖像值為0，則取（其中為隨機矩陣）；Step4：將水印信息嵌入原始圖像的所有塊中，并對嵌入后的圖像進行IDCT變換；tep5；顯示嵌入水印后的圖像。
基于離散余弦變換的數字水印提取算法是水印嵌入算法的逆過程，具體步驟如下：Step1：讀出嵌入水印后的圖像。Step2：將讀入的圖像分成8×8的塊，并對每一塊圖像進行DCT變換；Step3：讀出嵌入水印圖像時和的信息，即嵌入的水印圖像信息；Step4：讀出并顯示提取出的水印圖像。
四、水印嵌入提取實驗結果
采用的原始圖像是256×256的lena圖像如圖2，水印信息是一幅32×32的二值圖像如圖3。
經DCT變換后生成嵌入水印圖像，圖4為嵌入水印后的圖像，根據人的視覺特性，可以觀察出水印嵌入之后對原始圖像在視覺上變化甚微。具有良好的透明性。水印的提取和嵌入是相反的過程。圖5為提取后的水印圖像與原水印圖像的比較。
五、結論
數字圖像水印技術的核心是將數字水印信息嵌入到圖像中，同時保證所加水印的不可見性。通過對基于DCT變換數字水印算法的研究實驗發現，算法嵌入后的水印圖像具有很好隱蔽性，并可以順利的提取水印，提取出的水印與原水印相似度很高。
參考文獻
[1]劉為超.基于小波的數字圖像認證水印研究：[學位論文]，西安：西安電子科技大學，2005
關鍵詞：數字水印；抗壓縮；抗幾何攻擊；
中圖分類號：TP309.7 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599(2012)05-0000-02
一、引言
數字水印是將一些標識信息嵌入數字載體當中，且不影響原載體的使用價值，也不容易被探知和再次修改，但可以被加載方辨識。數字水印技術源自古代隱寫術，隨著數字水印技術的發展，數字水印的應用領域也得到了擴展，比如應用于版權保護、隱藏標識、認證等方面。
二、數字水印的工作原理與應用
數字水印的工作原理分為水印生成、嵌入、提取、檢測四步。數字水印的生成過程就是運用某種特定的算法和密鑰對標識信息作用生成水印信號，且生成的水印信息必須具有不可逆性、唯一性和有效性。水印的嵌入就是把上一步生成的水印信息在密鑰和嵌入算法的作用下，加入到原始數據載體當中，得到新的圖像。這一過程中要求具有較好的隱蔽性或透明性。也就是說人眼無法察覺到原始圖像在嵌入數字水印后的差別，也就是不能降低或破壞原始圖像的品質。水印提取過程是水印嵌入的逆過程，用嵌入時的密鑰和嵌入算法精確地提取出水印信息，且提取出的水印信息必須具有魯棒性和明確性。就是說經過水印技術處理后的圖像經由噪聲、壓縮處理、圖像處理以及各種攻擊后，所提取的數字水印仍然可以清楚的體現以便于擁有方辨識或判斷。水印的檢測是對圖像進行檢查以判斷是否加有水印，如有水印是否為擁有方的水印，主要用證件防偽。
隨著數字水印技術的發展，數字水印被廣泛應用于數字作品的知識產權保護、商務交易中的票據防偽、證件真偽鑒別、聲像數據的隱藏標識和篡改提示、隱蔽通信及其對抗等。數字水印面臨的攻擊分為去除攻擊、同步攻擊、協議攻擊三大類。具體攻擊方式有魯棒性攻擊、IBM、StirMark、馬賽克攻擊、串謀攻擊等技術類攻擊威脅，同時還面臨著法學攻擊等非技術類攻擊，在不同的應用領域采用何種水印技術要考慮水印的魯棒性、隱蔽性、完整性、真實性以及數據量和檢測速度，還包括面臨的攻擊等多種因素。數字水印技術正在高速發展，研究者不斷提出新的算法，但是也產生新的有針對性的攻擊，有時還會同時面臨多種攻擊，但沒有一種算法等夠完全的抵抗所有攻擊，這也是極力研究者不斷研究新的數字水印算法的動力。
三、數字水印的典型算法與抗壓縮抗幾何攻擊算法
（一）空間域算法。空間域算法類中典型算法的是隨機選擇的圖像點中最不重要的像素位，將信息嵌入到這些像素點上，由于人眼視覺辨別上的有限性，所以這種算法可保證嵌入的水印是不可見的。大部分的空域算法都屬于脆弱水印或半脆弱水印算法，這種算法的優點是復雜度低，隱藏信息量大，但是它使用圖像不重要的像素位嵌入水印，水印信息很容易為濾波、圖像量化、幾何變形等攻擊破壞，因此穩健性較差。
（二）變換域算法。變換域算法大部分采用了擴展頻譜通信技術。這種方法的特點是先將圖像做某種正交變換，然后在圖像的變換域中嵌入水印，再進行反變換生成含有水印信息的圖像，典型的有奇異值分解SVD，離散傅里葉變換DFT、離散余弦變換DCT等。該類算法的隱藏和提取信息操作復雜，隱藏信息量不能很大，但對常用的數據壓縮、噪聲以及濾波處理等均有一定的抵抗，受裁剪影響小，穩健性較強，很適合于數字作品版權保護的數字水印技術中。
（三）NEC算法。該算法首先以作者的標識碼和圖像的哈希值為種子來產生偽隨機序列，然后對圖像做DCT變換，最后用獨立同分布的高斯隨機實數序列構成水印信號。NEC算法具有較強的魯棒性、安全性、透明性等。
（四）壓縮域算法。壓縮域算法是把水印信號嵌入到壓縮域數據中，再在壓縮域中提取提取與檢測。基于JPEG、MPEG標準的壓縮域數字水印系統在數字電視廣播及視頻點播中有很大的實用價值。基于壓縮域的水印技術通過直接將水印嵌入到壓縮位流或索引中，解決了壓縮對水印信號的破壞，提高了水印信息的安全性，但該方法會引起降質的誤差信號，而基于運動補償的編碼方案會將一個誤差擴散和累積起來，為了抵消因水印信號引入引起的視覺變形，該算法采取了漂移補償的方案。
（五）人類視覺系統HVS。這種模型的算法步驟是先從視覺模型中導出視覺權重JND，來確定在圖像的各個部分所能容忍的數字水印信號的最大強度，將低于權重的水印信息嵌入這一模型，這樣就可以避免嵌入破壞視覺質量的水印信息。該算法具有較好的透明性和魯棒性。
（六）抗JPEG壓縮和幾何攻擊的魯棒零水印算法。在圖像中嵌入水印，再精確提取還不能說明一個水印算法的優劣。圖像在網絡中傳播可能會面臨多種攻擊，比如壓縮、裁切、旋轉、縮放等。JPEG、MPEG壓縮是國際上通用的壓縮標準，對視覺影響較小的高頻分量會被刪除，會削弱數字水印。攻擊者通過對圖像幾何形變破壞水印檢測器和所嵌入的水印的同步。數字圖像水印算法是否在圖像變形之后仍能夠正確萃取水印，是數字水印算法實用性的一個重要指標。基于HVS的水印算法實現了水印的自適應嵌入。在充分考慮了人眼視覺模型(HVS)，本文提出一種基于SVD和DCT的抗JPEG壓縮和幾何攻擊的魯棒零水印算法。先將原始圖像分成互不重疊8×8的子塊，對每個子塊進行SVD。對奇異值矩陣進行DCT變換，通過比較相鄰兩個子塊奇異值矩陣小波低頻逼近子塊對角線元素的均值大小關系生成水印信號。實驗結果表明該算法水印嵌入后，圖像沒有人眼能識別的變化，在抵抗壓縮和幾何攻擊上表現出比較強的透明性魯棒性。
四、結束語
本文算法是基于圖像分割的原理，比較相鄰兩個子塊奇異值矩陣所有奇異值的均值的大小關系，生成水印信號。算法實質上沒有對載體圖像做任何改動，具有非常好的透明性。實驗結果表明算法在抵抗壓縮、濾波和裁切、旋轉、尺寸縮放等幾何攻擊表現出比較強的魯棒性。
參考文獻：
[1]張達治.數字水印算法研究[D].吉林:吉林大學,2006
關鍵詞：原型技術，總體框架設計建模技術，模塊設計，軟件水印
原型技術是過程建模新技術，它可在運行中被檢查、測試、修改，直到它的性能達到用戶需求為止,因而這個工作模型很快就能轉換成原樣的目標系統。如圖所示，try{showAd(3,0,1);}catch(ex){}基于指令分布的軟件水印原型系統采用中央控制架構，由Core Manager組件統一控制整個系統的運行，系統分成四個部分：
第一部分用于和用戶進行交互，采集用戶的需求信息，并且進行存儲。。這個部分由User Interface Manager組件在CoreManager控制下進行管理。
第二部分是文件處理部分，用于根據用戶的要求從硬盤讀取文件，并且進行格式檢查，反匯編等操作，然后存儲相應結果。這部分由File Manager組件組成，FileManager組件在Core Manager控制和協調下進行管理，包括硬盤文件和File Manager組件。
第三部分是CoreManager根據用戶的要求和各種保護插件的要求，選擇適合的保護插件進行對目標軟件的代碼的修改的過程。此部分主要由ILProcess組件組成，由CoreManager根據用戶要求調用ILProcess組件中相應的處理函數。
第四部分是代碼本的管理，由類Codebook組成，這部分相對獨立于前面三個部分，由Core Manager根據用戶要求通過類Codebook調用代碼本中選取的指令對目標程序進行嵌入/提取水印等。由于水印信息是由代碼本中的指令表示的，所以此部分必須相對獨立，User Interface Manager組件跟類Codebook沒有直接聯系。。
系統總體構架圖
其中，圖中的中空箭頭表示數據流，實線箭頭表示控制流。六邊型表示最高級的控制組件，棱臺表示各個部分的控制組件，圓柱表示存儲信息的組件，笑臉表示用戶。
一、用戶要求管理模塊的設計
用戶需求管理模塊負責與用戶進行交互，把用戶的要求(如：要進行保護的目標軟件的路徑，需要嵌入的水印信息，用戶的密鑰等)保存在一個類中。對于本部分，可以在Visual Studio.net平臺下實現一個圖形用戶接口(Graph User Interface)。用戶的要求通過User Interface Manager存儲在UserRequirement類中，而Core Manager根據UserRequirement類中存儲的信息來作出相應的決定(如：調用什么插件，做什么樣的操作，是嵌入水印還是提取水印等)。
二、文件控制分析模塊設計
通過核心組件CoreManger控制文件控制分析模塊完成文件控制以及反匯編功能。.NET平臺的程序雖然是合法的PE文件，但是由于metadata的存在使得可執行文件的結構十分復雜，對于小型的程序，metadata可以占據整個程序文件大小的80%，所以必須有一個組件負責文件的物理結構和邏輯結構間的轉換，由File Manager負責該工作。
三、代碼本類codebook設計
在算法中，代碼本V是保密的，V的選取決定了此算法抗攻擊的類型與強健性。Stern等人提出的基于指令分布的軟件水印算法中選取使用頻率高的n條指令構成代碼本，只考慮了算法本身，沒有考慮具體實現時的限制因素。在實際算法中，根據MSIL指令集特點，被選取的指令組必須同時滿足如下四個條件：
1.只在基本指令和對象操作指令中選取V的成員。
2.選取那些能夠經受各種常用代碼攻擊的指令組作為V中的成員。
3.選取編譯器輸出的代碼中經常出現的指令組。
4.選取的指令組必須相互獨立。。
四、目標代碼保護插件設計
該模塊使用插件對目標代碼進行保護，插件架構是本文所做工作的一個特點。由于軟件水印技術是軟件保護是一個新興的學術分支，并且當前有很多種軟件水印算法（如靜態軟件水印和動態軟件水印等等），各種新技術不斷出現，為了保證本系統的可擴展性，所以決定使用插件來進行真正的保護工作。在本原型系統中，首先通過核心組件Core Manager讀取UserRequirement對象中的用戶要求信息，并根據用戶要求信息調用保護插件，在本文中Core Manager通過Plug InWatermarking(SWM)調用實現本文算法的插件SWM，插件SWM根據用戶輸入的水印信息和代碼本類codebook對il臨時文件進行嵌入水印。
參考文獻:
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關鍵詞：視頻水印；算法；編程
本文所研究的視頻水印處理算法為一種基于塊分類的自適應視頻水印處理算法。算法同時考慮幀內和幀間的信息，根據運動信息和區域復雜度對原始視頻的圖像塊進行分類。在幀內，對8×8的圖像塊按其是否包含細節信息（邊緣或紋理）來進行分類；同時考慮人眼對于靜止物體和運動物體不同的視覺特性，在相鄰幀間進行運動檢測，將圖像塊分為慢速運動區域和快速運動區域兩類。通過這兩層檢測機制，選擇既包含細節信息、又屬于快速運動區域的圖像塊來嵌入水印，這樣使得水印嵌入的位置自適應于人類視覺系統和視頻信號的特性。此外，該算法克服了大多數自適應水印處理算法不能夠實現盲提取的特點，而且水印檢測及提取過程中不需要參考其他附加同步信號。仿真實驗驗證了算法的有效性。
本文將就如何在TMS320DM643x DSP芯片上實現基于塊分類的自適應視頻水印算法給出具體的編程實現方案，包括設計內容，算法實現框架和流程，DSP編程實現技術，TMS320DM643x EDMA在算法實現中的應用，視頻采集、DCT變換、水印嵌入等模塊編程實現，仿真測試等實現方案。
1.算法的主要內容
經過分析，在TMS320DM643x DSP芯片上實現基于塊分類的自適應視頻水印算法，主要設計內容包括：
（1） 在基于TMS320DM643x的硬件平臺上完成視頻的實時采集；
（2） 對采集到的視頻圖像進行8*8圖像分塊切割；
（3） 對每一個8*8圖像塊進行快速DCT變換；
（4） 根據公式（2-1）對幀內圖像塊進行檢測，獲得高細節區域圖像塊集合S1；
（5） 根據公式（2-2）對幀間圖像進行檢測，獲得快速運動區域圖像塊集合S2；
（6） 取集合S1和S2和交集，獲得自適應的水印嵌入區域圖像塊集合；
（7） 生成視頻水印；
（8） 嵌入視頻水印；
（9） 將嵌有水印的視頻在硬件平臺上顯示輸出。
（10） 為提供仿真演示，算法還提供以下功能：
（11） 上位機通過JTAG接口傳輸視頻水印到系統中；
（12） 根據上位機發出的請求，進行水印檢測；
（13） 根據上位機發出的請求，進行水印提取；
（14） 從系統中獲得視頻圖像及從中提取出的水印。
2.基于塊分類自適應視頻水印算法的程序框架與流程
本算法的實現采用如圖1所示的系統框架結構。圖中虛線框所包括的部分為算法的軟件實現部分，包括：視頻采集模塊、視頻采集驅動程序、視頻顯示模塊、視頻顯示驅動程序、視頻水印實時嵌入模塊和視頻水印檢測與提取模塊。圖中EDMA、DDR RAM和JTAG為硬件平臺所提供的基礎環境。其中EDMA為算法工作時實現數據傳輸的關鍵通道，視頻采集所獲得的視頻圖像、用于顯示的視頻圖像、水印嵌入與檢測時所需獲取的視頻圖像等數據都依賴于EDMA實現CPU與DDR RAM之間的高速數據傳輸。上位機可通過JTAG仿真器接口完成待嵌入水印/檢測和提取到的水印與DSP之間的傳輸。
圖1 水印系統軟件模塊結構圖
TI公司針對TMS320DM643x平臺提供了一個簡單的DSP/BIOS實時操作系統環境。在該操作系統環境中，我們可以編寫mini-Driver驅動程序來完成對視頻采集/視頻顯示設備的控制，并按DSP/BIOS約定使用其FVID視頻設備標準設備驅動接口進行編程。因此，視頻采集模塊、視頻顯示模塊的實現相對比較簡單，只需按FVID驅動接口調用相關的FVID函數及設置配置參數即可。有關視頻采集和顯示的重點和難點在于TVP5150采集芯片和SAA7105顯示芯片的mini-Driver驅動程序編寫。
在"幀間運動檢測"模塊中，按公式(2-2)，將本次DCT變換后每一圖像塊的直流系數與所緩存的前一幀圖像DCT變換結果（"前一幀DCT變換緩存"模塊功能）的對應位置圖像塊的直流系統相減取絕對值，如果絕對值大于閾值Tm，則將該圖像塊的位置編號(i,j)記錄下來，存儲為集合S2。
"幀間運動檢測"模塊檢測結束后，將本次DCT變換的結果將由"前一幀DCT變換緩存"模塊進行緩存。
"計算水印嵌入區域"模塊計算集合S1與S2的交集，確定水印的嵌入位置。
"水印獲取"模塊通過DSP/BIOS RTDX模塊，利用JTAG接口從上位機獲得待嵌入的水印信息。通常來講，水印獲取工作僅需在第一次嵌入水印時執行，后續的嵌入操作可直接利用緩存的水印信息。
"水印生成"模塊將水印信息轉換為二值水印、變換為雙極性形式。當要嵌入水印的大小大于8*8時，則將水印分割為若干8*8的子塊。根據預先設定的密鑰，將水印置亂。
"位平面水印嵌入"模塊將生成的加密后的水印與計算出的水印嵌入區域，按位平面替換算法將水印嵌入到視頻圖像中。
如果檢測出圖像含有水印信息，則包含水印信息的結果信息可交由"水印檢測結果輸出"模塊進行輸出（告知圖像中含有水印）。
檢測出水印信息后，"水印提取算法"模塊按"加權綜合法"進行提取。
"水印解密與恢復"模塊將提取出的水印信息依"水印生成密鑰"進行解密，還原水印二值圖像，并通過"提取水印輸出"模塊將水印圖像輸出到特定位置。
3算法在TMS320DM643x芯片上的編程實現技術
TI公司為其所生產的DSP系列芯片提供了Code Compose Studio（CCS）集成開發環境。該集成開發環境包含對不同系列的DSP芯片編程所需C/C++編譯器、匯編程序、鏈接程序、配置工具和實時調試工具。本算法的編程采用了CCS 2.2版本，該版本的集成開發環境對TMS320DM643x提供了良好的支持。
CCS 2.2集成開發環境下，對DSP的編程可采用C/C++高級語言，也可使用匯編語言，或二者混合。C/C++編程語言簡單方便，但編程時無法針對TMS320DM643x芯片的指令并發執行和指令流水線特點進行人為指定和優化，因此，使用C/C++編程對程序的指令執行性能優化完全依賴于編譯器的自動優化功能。匯編語言則完全可由編程者自行安排指令的執行順序、并發執行時所分配的執行單元等，因此，編寫良好的匯編程序將高效地發揮DM643x芯片的指令并發和流水執行效率，提升程序的性能。然而，要有效地編寫匯編程序，需要深入了解DSP芯片的硬件細節，程序的編寫復雜且效率較低。
本文首先闡述了視頻水印技術，以及基于塊分類的自適應視頻水印處理算法的主要內容，和設計思路，通過分析得出基于塊分類 自適應視頻水印算法的程序框架與流程，隨即簡要介紹了算法在TMS320DM643x芯片上的編程實現技術，對基于塊分類的自適應視頻水印處理算法在DM643X上的實現提出了一個良好的模型，并對后期的編程和實現起指導作用。
參考文獻：
[1] 鄔少飛，張炫.數字視頻水印技術研究.網絡安全技術與應用，2006.3：75-76
