彭開(kāi)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(lái)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(duì)越來(lái)越嚴(yán)重的侵權(quán)問(wèn)題，研究如何保護(hù)多媒體課件的版權(quán)問(wèn)題具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義。

數(shù)字水印技術(shù)是一種主流的版權(quán)保護(hù)技術(shù)，它將數(shù)字、序列號(hào)、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(duì)象中，以實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的功能。數(shù)字水印主要分為兩類(lèi)：不可見(jiàn)水印和可見(jiàn)水印。不可見(jiàn)水印可用于版權(quán)標(biāo)識(shí)、使用跟蹤、防止篡改和非法復(fù)制、廣播監(jiān)控等方面；可見(jiàn)水印具有宣傳廣告或約束的作用，主要實(shí)現(xiàn)版權(quán)通告的功能。

本文針對(duì)教學(xué)中常見(jiàn)的PPT形式課件，將可見(jiàn)水印與數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于可見(jiàn)水印的課件版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔有效、操作方便，水印清晰不影響使用、對(duì)匿名用戶(hù)不易去除，具有良好的性能。

1 課件水印系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)PPT課件嵌入和清除可見(jiàn)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(hù)的共享學(xué)習(xí)交流，另一方面對(duì)授權(quán)用戶(hù)可去除水印，恢復(fù)原始品質(zhì)的課件。

(3) 嵌入的可見(jiàn)水印具有良好的可見(jiàn)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(jì)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(yè)等課件。由于這些課件在應(yīng)用過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)課件的版權(quán)保護(hù)，該模塊調(diào)用“powerpoint”工具實(shí)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(jué)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(wú)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(dòng)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(yùn)行在空域上的自適應(yīng)可見(jiàn)水印嵌入算法。在該算法中設(shè)置了一個(gè)水印嵌入強(qiáng)度因子來(lái)控制實(shí)現(xiàn)水印的可見(jiàn)性和透明性要求。同時(shí)該算法是不可逆的，保護(hù)了可見(jiàn)水印不易去除，實(shí)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(gè)子模塊。單處理模塊對(duì)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(shí)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(duì)少量圖片進(jìn)行單張調(diào)整。

嵌入?yún)?shù)模塊實(shí)現(xiàn)水印圖像的選擇、嵌入位置的設(shè)定、水印嵌入強(qiáng)度因子的設(shè)定等功能。為進(jìn)一步提高可見(jiàn)水印的可見(jiàn)性和魯棒性，對(duì)水印嵌入過(guò)程中課件圖片的隱藏容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并依據(jù)該結(jié)果對(duì)水印圖象進(jìn)行伸縮處理，以期實(shí)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(shí)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(jìn)行預(yù)處理。通過(guò)對(duì)多個(gè)課件圖片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到本算法的數(shù)據(jù)隱藏容量對(duì)PPT課件圖片應(yīng)用是合適的。數(shù)據(jù)隱藏過(guò)程產(chǎn)生一些密鑰數(shù)據(jù)，水印清除模塊實(shí)現(xiàn)在密鑰文件的指引下對(duì)加水印圖片實(shí)施數(shù)據(jù)恢復(fù)(即數(shù)據(jù)隱藏的逆過(guò)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(guò)FTP服務(wù)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。將共享的加水印課件存放在一臺(tái)FTP服務(wù)器上，以FTP站點(diǎn)的形式提供網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)。在客戶(hù)機(jī)上使用FTP客戶(hù)端軟件來(lái)下載觀(guān)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(hù)，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(hù)機(jī)上下載完成課件恢復(fù)功能。

2 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于可見(jiàn)水印的 PPT課件版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)。按照系統(tǒng)目標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體功能結(jié)構(gòu)圖，并對(duì)各功能模塊進(jìn)行了詳盡的說(shuō)明。本系統(tǒng)使用一種自適應(yīng)可見(jiàn)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(yùn)行于空域中，并充分結(jié)合了圖片特性使系統(tǒng)實(shí)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(kāi)慧,袁暉,桂榮枝.基于可見(jiàn)水印的課件版權(quán)保護(hù)研究[J].信息安全與通信保密.2010.