2.3 数字水印生成技术

数字水印生成是数字水印处理过程的第一个关键步骤，构成水印的序列通常应该具有不可预测的随机性。由于人类视觉系统对亮度具有极高的敏感性，甚至超过对纹理所具有的敏感性，故水印不应该是高亮度的，亦不应该含有纹理，应该具有与噪声相同的特性。

通常意义上说，数字水印生成过程就是在密钥K的控制下，由原始身份信息、版权信息、认证信息、保密信息或其他有关信息m生成适合于嵌入载体x中的待嵌入水印信号w的过程，如图2-1所示。

人们通常把利用原始载体信息x生成水印的方法称为自适应生成方法。这类方法的好处是，水印的鲁棒性和透明性能达到较好的折中，有时便于原始载体的自恢复。无原始载体信息x参与生成水印的方法称为非自适应生成方法。从各输入项的参与情况看，数字水印生成方式可分为四类：

（1）原始水印信息m参与的自适应水印生成方式，水印生成过程可能需要密钥K，也可能不需要，故有w=G（m，x，K）或w=G（m，x）；

（2）无原始水印信息参与的自适应水印生成方式，水印生成过程可能需要密钥K，也可能不需要，故有w=G（x，K）或w=G（x）；

（3）原始水印信息参与的非自适应水印生成方式，水印生成过程可能需要密钥K，也可能不需要，故有w=G（m，K）或w=G（m）；

（4）无原始水印信息参与的非自适应水印生成方式，水印生成过程需要密钥K的控制，故有w=G（K）。

在数字水印生成算法中，原始水印信息往往不直接作为待嵌入水印嵌入原始载体x中，而是要进行一些预处理。这个问题主要基于如下考虑：如果给定的原始水印信息是有特定意义的文本、图像或者音频数据，相邻的像素或采样间具有很强的相关性，则抗攻击的鲁棒性就会较差；并且一旦提取算法被窃取了，攻击者很容易得到水印信息，那样就不再具有任何安全保护性了。因此，必须采用一定的措施，使水印信息能量分散，消除信息中相邻像素的空间相关性，这样既能提高其安全性，又能提高其抗剪切等几何攻击的鲁棒性。所以，在原始水印信息嵌入载体图像前可根据需要进行伪随机化、置乱、扩频、差错控制编码、位分解、变换或几种方法相结合的预处理操作等。