[发明专利]一种在相同操作域上实现交换密码水印的方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体信息安全保护技术领域，特别是涉及结合加密技术与数字水印技术，在相同操作域上实现交换密码水印的方法。

背景技术

在数字化、网络化高度发展的当今社会，多媒体信息的安全问题受到了越来越多的重视，密码技术和数字水印技术从两个不同角度为多媒体信息安全提供了保障。密码技术通过将保护数据转换为不可读乱码主动防止信息泄露，其可在传输、存储等过程中保护多媒体信息不受非法用户侵害，但在授权用户解密后，密码技术的保护性就不复存在。数字水印技术则在保护数据受到攻击后通过提取嵌入信息实施被动保护，用于多媒体信息版权保护、完整性验证等，但被保护多媒体数据内容完全暴露在外。可见，单一密码技术或者单一数字水印技术都不能满足为多媒体信息安全提供全面保护的需求。由此，结合密码技术和数字水印技术，为多媒体信息安全提供全面保护非常必要。

交换密码水印技术（Commutative Encryption and Watermarking, CEW）能够实现密码技术与数字水印技术相结合，为多媒体信息内容提供更深层次的全面保护，在音像制品、广播电视、电子商务、遥感数据、军事安全等领域都具有广阔的运用前景。现在已提出的交换密码水印技术大致可以分为两大类：基于操作域独立的方法和基于操作机理独立的方法。前者通过将加密和水印操作分别施加于相互独立的数据对象达到操作域正交实现交换密码水印技术，一般基于选择性加密（实现加密和水印相互操作的多媒体数据内容和版权保护方法。廉士国，戴跃伟等。专利申请号CN200610161339）。后者则通过选择操作机理上不相干扰或者干扰甚微的密码技术和数字水印技术进行结合实现密码技术与数字水印技术相互交换（一种结合加密和水印的多媒体信息安全保障办法。周东敏，黄继武。专利申请号CN200910192270.6）。

基于操作域独立的交换密码水印技术，其核心为密码操作和水印操作相对不同数据进行，实际上是一种不完全的结合，且通常数字水印操作域数据完全透明，大大降低被保护载体安全性。基于操作机理独立的交换密码水印技术，虽然针对相同操作域避免了操作域独立交换密码水印技术的缺点，但其只有针对特定密码算法（空间置乱、流加密等）和相应数字水印算法配合才能实现交换密码水印技术，其安全性和通用性都有限。若交换密码水印技术能够在相同操作域上实现密码操作及数字水印操作间的相互交换，且对常用密码算法和数字水印算法均具有良好适应性，这将使交换密码水印技术真正实用化成为可能。但是，目前还没有相应的交换密码水印技术实现技术。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的基于正交变换的相同操作域交换密码水印技术实现方法，能够在相同操作域上结合常用密码算法及数字水印算法，有效解决现有操作域独立交换密码水印技术安全性不高及操作机理独立交换密码水印技术普适性不强的缺点，真正实现多媒体数据内容加密及数字水印嵌入在时空上的无缝结合而在操作上的相互独立。

针对该目的，本发明提出一种在相同操作域上实现交换密码水印的方法，该解决方案为：

多媒体数据的加密和水印信息嵌入，包括对多媒体数据进行分组预处理得到原始数据矩阵，通过正交变换将原始数据矩阵映射至正交空间，根据不同正交码获取相互正交的密码操作数据集和水印操作数据集，对密码操作数据集进行加密操作得到密码操作数据集密文，对水印操作数据集执行数字水印嵌入操作得到水印操作数据集水印数据，将密码操作数据集密文、水印操作数据集水印数据及其他数据合成，经正交逆变换将合成结果返回原数据空间，然后通过分组逆排列获取多媒体数据水印密文；

多媒体数据的解密，包括对多媒体数据水印密文进行分组预处理获取多媒体数据密文矩阵，经正交变换及正交码分配提取密码操作数据集密文，将密码操作数据集密文进行解密操作并与其他数据合成，经正交逆变换将合成结果返回原数据空间，通过分组逆排列获取多媒体数据明文；

多媒体数据的水印信息提取，包括对多媒体数据水印密文或多媒体数据水印明文进行分组预处理，然后经正交变换及正交码分配获取水印操作数据集水印数据，并进行水印信息提取操作，获取嵌入水印信息。

而且，所述多媒体数据的加密和水印信息嵌入，具体实现步骤如下，

步骤a1，将多媒体数据                                                进行分组排列，获取相应的原始数据矩阵；