一种结合加密和水印的多媒体信息安全保障方法技术

本发明专利技术提供一种结合加密和水印的多媒体信息安全保障方法，所述安全保障方法通过在多媒体信息的发送端和接收端共同作用实现，本发明专利技术通过在发送端对多媒体信息进行数据加密，将加密后的多媒体信息传输到接收端后，在接收端直接嵌入水印信息，或在接收端进行解密后再嵌入水印信息。本发明专利技术采用的时域加密、直方图嵌入水印方案保证了加密和水印的工作域完全不同、互不影响，既有效保护多媒体信息的安全，同时还方便确定多媒体信息的版权追踪，有利于分开操作。

Multimedia information safety guarantee method combining encryption and watermark

The invention provides a multimedia information security method combining encryption and watermarking, the security method and receiver interaction by the sender in the multimedia information, the invention by the sending end of the multimedia information for data encryption, the encrypted transmission of multimedia information to the receiving terminal, at the receiving end directly embedded watermark information, or decrypted at the receiving end and then embedded watermark information. The invention adopts time domain encryption and histogram watermark embedding scheme guarantees work domain encryption and watermark is completely different, not affect each other, can effectively protect the security of multimedia information, but also facilitate the identification of multimedia information copyright tracking, to separate operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多媒体信息安全领域，特别是涉及一种结合加密和水印的多媒 体信息安全保障方法。
技术介绍
随着计算机和网络技术的广泛应用，数字多媒体信息被大量使用并得以方 便快捷的传输。数字媒体的版权保护和防止数据信息泄露成为社会关注的一大 热点。对于网络传输的音频，人们迫切需要其具备可鉴别性和保密性，于是提 出了数字水印技术和音频加密技术。数字水印技术通过信息隐藏和伪装的办法 验证数据的所有权和完整性；音频加密技术则基于现代密码学思想隐藏音频本 身的真实信息。加密和水印是信息安全和版权保护的两种重要技术。加密保证机要信息在 信道中的安全传输，但是一旦被解密，侵权者可以任意复制、篡改信息，且无法对其实施追踪；而水印技术可以鉴定作品的所有权，追踪非法侵权源头，但无法保证信息的安全传输。因此，为了保证多媒体信息的可靠安全传输和版权 认证信息，完全有必要把加密技术和数字水印技术相结合，以克服单纯加密和 水印技术的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合加密和水印技术的多媒体信息安全保障方法，特别是针对WAV音频安全分发方法，可同时实现WAV音频的保密性和可鉴别性。为了实现上述专利技术目的，采用的技术方案如下，所述安全保障方法通过 在多媒体信息的发送端和接收端共同作用实现，其具体操作通过在发送端对多 媒体信息进行数据加密，将加密后的多媒体信息传输到接收端后，在接收端直 接嵌入水印信息，或在接收端进行解密后再嵌入水印信息。本专利技术的实现包括在发送端和接收端进行，其中发送端负责对多媒体信息 进行部分加密，接收端对接收到的加密信息既可以先进行解密再嵌入水印信息， 也可以不经解密直接嵌入水印信息。所述加密的操作在发送端进行，具体包括如下步骤11) 计算出原始多媒体信息序列Sequence一0的均值A;12) 根据均值A在序列Sequence_0中选择一个幅度区间B = [-^4,^4]，其 中为一正数；13) 随机选取幅度区间B之内的部分样本用于加密，按样本原始出现次序 组成序列Sequence一l，所选样本位置信息组成序列Address—1;14) 对Sequence—1进行随机排序，得到Sequence—2;15) 把Sequence_0中Address_l位置的样本逐个替换成Sequence_2样本， 得到部分加密的多媒体信息序列Sequence_3。其中步骤12)和步骤13)用于控制加密强度，可根据实际需要选择适当的 幅度空间。接收端对接收到的加信息既可以先进行解密再嵌入水印信息，也可以不经 解密直接嵌入水印信息。由于解密只是对部分样本进行位置还原，整个解密过程并未修改任何样本的大小，即对多媒体信息直方图毫无影响，故无论是先解密 在嵌入水印，或是不解密就直接嵌入水印，其采用的水印嵌入操作均完全相同。 以不经解密直接嵌入水印信息为例，其具体操作包括如下的基本步骤1) 计算出部分加密序列Sequence—3的均值A;2) 根据均值选择一个合适的幅度区间fi^[-A4，yfi4]，为一正数；3) 随机选取幅度区间B'之内的所有样本用于水印嵌入，按样本原始出现次 序组成序列Sequence—6，所选样本位置信息组成序列Address_2;4) 对Sequence一6进行直方图运算，得到直方5) 修改部分样本大小，以调整三个相邻BIN的样本数量关系从而进行水印 嵌入，得至U Sequence—7;6) 把Sequence_3中Address_2位置的样本逐个替换成Sequence—7样本， 得到含水印信息的加密音频序列Sequence_8。其中步骤2)用于控制水印嵌入强度，可根据实际需要选取合适的幅度区间。 而实际应用中，提取水印信息是与嵌入水印相对应的，出于版权追踪等实际考虑需要提取水印信息时，也可以不经解密直接提取出水印信息。基本步骤如下1) 计算出含水印信息的加密音频序列SeqUence_8的均值A;2) 根据均值选择一个合适的幅度区间S'-卜M,ya4], -为一正数；3) 随机选取幅度区间B'之内的所有样本用于水印提取，按原始出现次序组 成序列Sequence—7;4) 对Sequence—7进行直方图运算，得到直方5) 计算三个相邻BIN的样本数量关系得到1个比特水印信息；6)反复进行5)直到水印信息提取完毕。本专利技术结合了加密和数字水印技术对多媒体信息实施保护，特别是针对 WAV音频实施保护，实际应用时，发送端负责对原始多媒体信息进行部分加密， 接收端对接收到的加密信息既可以对先进行解密再嵌入水印信息，也可以不经 解密直接嵌入水印信息。本专利技术采用的时域加密、直方图嵌入水印方案保证了 加密和水印的工作域完全不同、互不影响，既有效保护多媒体信息的安全，同 时还方便确定多媒体信息的版权追踪，有利于分开操作。附图说明图l为本专利技术的流程图2是示例WAV原始音频；图3是发送端经过加密的WAV音频；图4是接收端解密再嵌入水印的WAV音频；图5是接收端先嵌水印再解密的WAV音频。具体实施方式 下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。本专利技术的流程如附图1所示，包括在发送端对多媒体信息进行部分加密操 作，在接收端接收到加密后的多媒体文件后，可解密再嵌入水印，或不经解密 直接嵌入水印，然后在播放终端播放解密后的多媒体文件(如果采用不经解密 直接嵌入水印，则播放多媒体文件之前还需要进行解密操作)，如果需要确定版 权归属，可通过提取水印操作实现。其中，对于加密/解密以及水印的嵌入和提取的具体操作详细说明如下一、加密和解密根据设定的密钥keyl产生随机加密序列en(i)，然后根据随机序列对幅度 区间B内的所有样本进行随机置乱，就完成了加密过程。整个过程只是对样本 位置进行了改动，而没有改变任何样本的样本大小，故加密过程对水印嵌入所 涉及的直方图并无任何影响。这样就巧妙地实现了水印与加密互不影响，可分 开操作。解密过程则是加密过程的逆运算。具体加解密分析如下表所示<table>table see original document page 9</column></row><table>在实际应用中，由于样本数众多，而加密序列en (i)元素又不得重复，如 果一次性产生和多媒体信息样本数一样长的加密序列，不但内存需求大，并且 会大大增加加/解密运算所需时间，不利于实时处理。故而实际应用中，可对样 本序列进行分段加密，如取i-1024。二、水印嵌入和提取1、所述嵌入水印的操作具体包括如下步骤首先，计算出原始多媒体信息的均值A;然后，根据均值A选择一个用于嵌入水印信息的幅度区间[-y64， A4]， -为一正数；其次，进行直方图运算，可得到所有样本的绝对值分布图。其中横轴被划分成等距区间，纵轴表示落在这个区间的样本数量。BIN表示一个横轴区间，区间的大小即为BIN的宽度。根据所要嵌入的水印信息共L比特，且该多媒体序 列的3个BIN即可嵌入1个比特信息，故只需3L个BIN，则每个BIN的宽度为 M -(2ya4 + l)/3L，以此为标准对于所有位于幅度区间6'=[-A4,ya4]之内的样 本进行直方图运算，得到序列(^W ， B/A^)…B/iV(i')…B/W(31^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合加密和水印的多媒体信息安全保障方法，所述安全保障方法通过在多媒体信息的发送端和接收端共同作用实现，其特征在于在发送端对多媒体信息进行数据加密，将加密后的多媒体信息传输到接收端后，在接收端直接嵌入水印信息，或在接收端进行解密后再嵌入水印信息。

【技术特征摘要】
1、一种结合加密和水印的多媒体信息安全保障方法，所述安全保障方法通过在多媒体信息的发送端和接收端共同作用实现，其特征在于在发送端对多媒体信息进行数据加密，将加密后的多媒体信息传输到接收端后，在接收端直接嵌入水印信息，或在接收端进行解密后再嵌入水印信息。2、 根据权利要求1所述的多媒体信息安全保障方法，其特征在于所述加密 的操作具体包括如下步骤11) 计算出原始多媒体信息序列Sequence一O的均值A;12) 根据均值A在序列SequenceJ)中选择一个幅度区间B = [-a4,Oi4],其 中为一正数；13) 随机选取幅度区间B之内的部分样本用于加密，按样本原始出现次序 组成序列Sequence—1，所选样本位置信息组成序列Address_l;14) 对Sequence_l进行随机排序，得至!j Sequence_2;15) 把SequenceJ)中Address一l位置的样本逐个替换成Sequence_2样本， 得到部分加密的多媒体信息序列Sequence_3。3、 根据权利要求2所述的多媒体信息安全保障方法，其特征在于所述嵌入 水印的操作具体包括如下步骤21) 计算出部分加密多媒体信息序列Sequence—3的均值A;22) 根据均值A在SeqUenCe_3中选择一个幅度区间丑'=[-^4，^4]， 〃为 一正数；23) 对幅度区间之内的所有样本进行直方图运算，幅度区间得到fi'的直 方图；24)通过修改部分样本大小，从而调整该直方图力三个相邻BIN的样本数 量关系，以实现水印嵌入。4、根据权利要求1或2所述的多媒体信息安全保障方法，其特征在于所述 嵌入水印的操作具体包括如下步骤首先，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：周东敏，黄继武，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[]