基于可见水印的课件版权保护系统的设计

2013-08-20彭开慧桂荣枝袁晖

网络安全技术与应用 2013年2期

彭开慧桂荣枝袁晖

深圳信息职业技术学院广东 518029

0 前言

随着网络和多媒体技术的迅速发展，基于网络的多媒体通信应用越来越普及，其中网络教学更是成为一种便捷有效的学习方式。多媒体课件是网络教学系统中的重要资源，随着互联网的传播如果不加防范很容易被他人据为己有。针对越来越严重的侵权问题，研究如何保护多媒体课件的版权问题具有相当的现实意义。

数字水印技术是一种主流的版权保护技术，它将数字、序列号、文字、图像标志等版权信息(数字水印)嵌入到文本、图像、音频、视频等载体对象中，以实现版权保护的功能。数字水印主要分为两类：不可见水印和可见水印。不可见水印可用于版权标识、使用跟踪、防止篡改和非法复制、广播监控等方面；可见水印具有宣传广告或约束的作用，主要实现版权通告的功能。

本文针对教学中常见的PPT形式课件，将可见水印与数据隐藏技术相结合，设计了一个基于可见水印的课件版权保护系统。该系统实现简洁有效、操作方便，水印清晰不影响使用、对匿名用户不易去除，具有良好的性能。

1 课件水印系统的设计

1.1 系统目标

(1) 设计一个PPT课件嵌入和清除可见图像水印的系统。

(2) 嵌入水印的课件资源在网上发布。一方面应用于匿名用户的共享学习交流，另一方面对授权用户可去除水印，恢复原始品质的课件。

(3) 嵌入的可见水印具有良好的可见性、透明性和鲁棒性。

(4) 系统使用方便，性能快捷、有效。

1.2 系统结构

根据系统目标的要求，设计本课件水印系统的功能结构如图1所示。

图1 系统功能结构图

1.3 系统功能模块

(1) 格式转换：多媒体课件的形式多种多样，网络教学中应用广泛的有PPT、PDF和Web网页等课件。由于这些课件在应用过程(屏幕流)中都可看作一系列静态图像的集合，因此本系统采用数字图像水印技术来实现课件的版权保护，该模块调用“powerpoint”工具实施PPT课件与图片序列间的格式转换，并保存文件。

(2) 图片查看：图片查看模块调用“windows图片和传真查看器”可快速、清晰地浏览单张和批量图片，用于水印图像、待处理和加水印后系列图片的查看。

(3) 水印嵌入：水印嵌入涉及水印内容、嵌入位置和嵌入算法等几方面的内容。本系统中嵌入的水印均为图像水印。尽管根据图片特征分析和人眼视觉特性可自适应地选择水印嵌入位置，但由于图片特征可能受图片背景(课件背景与课件内容无关)的影响大，最终还可能造成定位不合理的结果，因此本系统中仍采用手动选取水印嵌入的位置。根据系统目标要求，本系统使用了一种运行在空域上的自适应可见水印嵌入算法。在该算法中设置了一个水印嵌入强度因子来控制实现水印的可见性和透明性要求。同时该算法是不可逆的，保护了可见水印不易去除，实现了水印的鲁棒性。

水印嵌入模块是本系统的核心功能模块。水印嵌入模块分为单张图片处理和批量图片处理两个子模块。单处理模块对课件图片一张张加水印，适用于少量课件图片或课件图片间内容和结构差别大的情况。批处理模块可按设置的嵌入参数一次性完成所有课件图片的加水印处理，适用于课件图片量多或内容结构相似的情况。实际应用中，往往需将两者相结合，在大量图片批处理的基础上对少量图片进行单张调整。

嵌入参数模块实现水印图像的选择、嵌入位置的设定、水印嵌入强度因子的设定等功能。为进一步提高可见水印的可见性和鲁棒性，对水印嵌入过程中课件图片的隐藏容量进行统计分析，并依据该结果对水印图象进行伸缩处理，以期实现在当前隐藏容量下水印信息的最大化。水印伸缩模块实现水印图象的按比例伸缩，并保存新的水印文件。

(4) 水印清除：由于本系统中水印嵌入算法是不可逆的，为了去除水印，恢复原始课件图片，本系统采用了基于直方图的数据隐藏算法进行预处理。通过对多个课件图片进行实验验证得到本算法的数据隐藏容量对PPT课件图片应用是合适的。数据隐藏过程产生一些密钥数据，水印清除模块实现在密钥文件的指引下对加水印图片实施数据恢复(即数据隐藏的逆过程)的功能，并保存去水印的课件图片文件。

(5) 网上发布：课件资源的网上发布是通过FTP服务的形式来实现的。将共享的加水印课件存放在一台FTP服务器上，以FTP站点的形式提供网络访问。在客户机上使用FTP客户端软件来下载观看。若需得到原始课件，则在FTP服务器上设置相应的授权用户，并给其分发加水印课件相关的密钥文件和还原器工具，在客户机上下载完成课件恢复功能。