基于可見水印的課件版權(quán)保護系統(tǒng)的設(shè)計

彭開慧 桂榮枝 袁暉

深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 518029

0 前言

隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信應(yīng)用越來越普及，其中網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更是成為一種便捷有效的學(xué)習(xí)方式。多媒體課件是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中的重要資源，隨著互聯(lián)網(wǎng)的傳播如果不加防范很容易被他人據(jù)為己有。針對越來越嚴(yán)重的侵權(quán)問題，研究如何保護多媒體課件的版權(quán)問題具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實意義。

數(shù)字水印技術(shù)是一種主流的版權(quán)保護技術(shù)，它將數(shù)字、序列號、文字、圖像標(biāo)志等版權(quán)信息(數(shù)字水印)嵌入到文本、圖像、音頻、視頻等載體對象中，以實現(xiàn)版權(quán)保護的功能。數(shù)字水印主要分為兩類：不可見水印和可見水印。不可見水印可用于版權(quán)標(biāo)識、使用跟蹤、防止篡改和非法復(fù)制、廣播監(jiān)控等方面；可見水印具有宣傳廣告或約束的作用，主要實現(xiàn)版權(quán)通告的功能。

本文針對教學(xué)中常見的PPT形式課件，將可見水印與數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了一個基于可見水印的課件版權(quán)保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)簡潔有效、操作方便，水印清晰不影響使用、對匿名用戶不易去除，具有良好的性能。

1 課件水印系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

(1) 設(shè)計一個PPT課件嵌入和清除可見圖像水印的系統(tǒng)。

(2) 嵌入水印的課件資源在網(wǎng)上發(fā)布。一方面應(yīng)用于匿名用戶的共享學(xué)習(xí)交流，另一方面對授權(quán)用戶可去除水印，恢復(fù)原始品質(zhì)的課件。

(3) 嵌入的可見水印具有良好的可見性、透明性和魯棒性。

(4) 系統(tǒng)使用方便，性能快捷、有效。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)的要求，設(shè)計本課件水印系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)功能模塊

(1) 格式轉(zhuǎn)換：多媒體課件的形式多種多樣，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中應(yīng)用廣泛的有PPT、PDF和Web網(wǎng)頁等課件。由于這些課件在應(yīng)用過程(屏幕流)中都可看作一系列靜態(tài)圖像的集合，因此本系統(tǒng)采用數(shù)字圖像水印技術(shù)來實現(xiàn)課件的版權(quán)保護，該模塊調(diào)用“powerpoint”工具實施PPT課件與圖片序列間的格式轉(zhuǎn)換，并保存文件。

(2) 圖片查看：圖片查看模塊調(diào)用“windows圖片和傳真查看器”可快速、清晰地瀏覽單張和批量圖片，用于水印圖像、待處理和加水印后系列圖片的查看。

(3) 水印嵌入：水印嵌入涉及水印內(nèi)容、嵌入位置和嵌入算法等幾方面的內(nèi)容。本系統(tǒng)中嵌入的水印均為圖像水印。盡管根據(jù)圖片特征分析和人眼視覺特性可自適應(yīng)地選擇水印嵌入位置，但由于圖片特征可能受圖片背景(課件背景與課件內(nèi)容無關(guān))的影響大，最終還可能造成定位不合理的結(jié)果，因此本系統(tǒng)中仍采用手動選取水印嵌入的位置。根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)要求，本系統(tǒng)使用了一種運行在空域上的自適應(yīng)可見水印嵌入算法。在該算法中設(shè)置了一個水印嵌入強度因子來控制實現(xiàn)水印的可見性和透明性要求。同時該算法是不可逆的，保護了可見水印不易去除，實現(xiàn)了水印的魯棒性。

水印嵌入模塊是本系統(tǒng)的核心功能模塊。水印嵌入模塊分為單張圖片處理和批量圖片處理兩個子模塊。單處理模塊對課件圖片一張張加水印，適用于少量課件圖片或課件圖片間內(nèi)容和結(jié)構(gòu)差別大的情況。批處理模塊可按設(shè)置的嵌入?yún)?shù)一次性完成所有課件圖片的加水印處理，適用于課件圖片量多或內(nèi)容結(jié)構(gòu)相似的情況。實際應(yīng)用中，往往需將兩者相結(jié)合，在大量圖片批處理的基礎(chǔ)上對少量圖片進行單張調(diào)整。

嵌入?yún)?shù)模塊實現(xiàn)水印圖像的選擇、嵌入位置的設(shè)定、水印嵌入強度因子的設(shè)定等功能。為進一步提高可見水印的可見性和魯棒性，對水印嵌入過程中課件圖片的隱藏容量進行統(tǒng)計分析，并依據(jù)該結(jié)果對水印圖象進行伸縮處理，以期實現(xiàn)在當(dāng)前隱藏容量下水印信息的最大化。水印伸縮模塊實現(xiàn)水印圖象的按比例伸縮，并保存新的水印文件。

(4) 水印清除：由于本系統(tǒng)中水印嵌入算法是不可逆的，為了去除水印，恢復(fù)原始課件圖片，本系統(tǒng)采用了基于直方圖的數(shù)據(jù)隱藏算法進行預(yù)處理。通過對多個課件圖片進行實驗驗證得到本算法的數(shù)據(jù)隱藏容量對PPT課件圖片應(yīng)用是合適的。數(shù)據(jù)隱藏過程產(chǎn)生一些密鑰數(shù)據(jù)，水印清除模塊實現(xiàn)在密鑰文件的指引下對加水印圖片實施數(shù)據(jù)恢復(fù)(即數(shù)據(jù)隱藏的逆過程)的功能，并保存去水印的課件圖片文件。

(5) 網(wǎng)上發(fā)布：課件資源的網(wǎng)上發(fā)布是通過FTP服務(wù)的形式來實現(xiàn)的。將共享的加水印課件存放在一臺FTP服務(wù)器上，以FTP站點的形式提供網(wǎng)絡(luò)訪問。在客戶機上使用FTP客戶端軟件來下載觀看。若需得到原始課件，則在FTP服務(wù)器上設(shè)置相應(yīng)的授權(quán)用戶，并給其分發(fā)加水印課件相關(guān)的密鑰文件和還原器工具，在客戶機上下載完成課件恢復(fù)功能。

2 總結(jié)

本文設(shè)計了一個基于可見水印的 PPT課件版權(quán)保護系統(tǒng)。按照系統(tǒng)目標(biāo)要求，設(shè)計了系統(tǒng)的整體功能結(jié)構(gòu)圖，并對各功能模塊進行了詳盡的說明。本系統(tǒng)使用一種自適應(yīng)可見水印嵌入算法和一種基于直方圖的可逆數(shù)據(jù)隱藏算法作為核心技術(shù)，兩種算法均運行于空域中，并充分結(jié)合了圖片特性使系統(tǒng)實現(xiàn)的性能更快捷有效。

[1]王炳錫,陳琦,鄧峰森.數(shù)字水印技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2003.

[2]彭開慧,袁暉,桂榮枝.基于可見水印的課件版權(quán)保護研究[J].信息安全與通信保密.2010.