夏文財(cái)

摘 要 數(shù)字水印技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的應(yīng)用技術(shù)，可用來保護(hù)版權(quán)和認(rèn)證來源及其完整性。本文簡要介紹了數(shù)字水印的基本模型、分類方法、應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞 數(shù)字水印 隱藏技術(shù) 信息安全

中圖分類號：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

數(shù)字水印技術(shù)是信息隱藏技術(shù)（information hiding）的一個(gè)重要分支，其基本思想是通過某種算法將具有特定意義的信息隱藏到數(shù)字產(chǎn)品中，而且信息的嵌入不能影響數(shù)字產(chǎn)品的使用和價(jià)值，信息能從嵌入水印后的數(shù)字產(chǎn)品中提取出來，可達(dá)到保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)及內(nèi)容認(rèn)證的目的。其中，嵌入在數(shù)字產(chǎn)品中的具有特定意義的信息稱為數(shù)字水印或水印信息，它既可是有意義的圖片、序列等信息，也可是無意義的隨機(jī)序列，根據(jù)水印的不同應(yīng)用可決定嵌入到數(shù)字作品中的水印信息內(nèi)容。

1數(shù)字水印系統(tǒng)模型

數(shù)字水印目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的理論模型，但是所有水印系統(tǒng)基本上都是由水印嵌入系統(tǒng)和水印檢測系統(tǒng)組成。

一般認(rèn)為數(shù)字水印具有如下特性：

1.1不可感知性

不可感知性又稱為不可見性。即在視覺或者聽覺上，觀察者都不能感知因嵌入水印引起的數(shù)字產(chǎn)品的變化，而數(shù)字作品的正常使用不會被嵌入的數(shù)字水印影響。

1.2魯棒性

魯棒性是指嵌入水印后的數(shù)字作品經(jīng)過大量惡意和常規(guī)處理后，從含水印的數(shù)字作品中提取的水印信息仍有效。對圖像進(jìn)行壓縮、剪切、旋轉(zhuǎn)、打印、掃描與復(fù)印等操作均包含在對數(shù)字作品處理的范圍內(nèi)。

1.3可證明性

可證明性是指水印應(yīng)具有能夠提供可靠的證明數(shù)字作品的版權(quán)的功能。水印系統(tǒng)在數(shù)字作品中嵌入可以證明數(shù)字作品版權(quán)的信息，以便對數(shù)字作品進(jìn)行版權(quán)保護(hù)。

1.4安全性

安全性是指攻擊者利用若干手段對嵌入水印后的數(shù)字作品進(jìn)行處理時(shí)，并不能發(fā)現(xiàn)水印的存在，或即使知道水印的存在，也無法去除水印。如果對嵌入水印后的數(shù)字作品進(jìn)行去除水印操作，可使數(shù)字作品產(chǎn)生較大變化，影響數(shù)字作品的正常使用，從而達(dá)到了保護(hù)水印信息安全的目的。

1.5水印容量

水印容量是指數(shù)字作品中能夠嵌入的水印信息量。在圖像數(shù)字水印中，水印容量即是在一幅數(shù)字圖像中嵌入的水印比特?cái)?shù)。音頻數(shù)字水印和視頻數(shù)字水印的水印容量用嵌入到單位時(shí)間內(nèi)的音頻或視頻中水印比特?cái)?shù)來衡量。視頻數(shù)字水印的水印容量也可按照每一幀中嵌入的水印比特?cái)?shù)計(jì)算。

1.6盲檢測和明檢測

水印系統(tǒng)在檢測時(shí)需要提供原始載體信息的檢測方式稱為明檢測。檢測時(shí)不需要提供原始載體信息的檢測方式稱為盲檢測。判斷水印是否適合某項(xiàng)應(yīng)用，必須要考慮該水印的檢測方式。

1.7虛檢率

虛檢是指在水印檢測時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤事件，即水印系統(tǒng)在對不含水印的作品進(jìn)行檢測時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷，得出作品中含有水印的錯(cuò)誤結(jié)論或是對含水印作品進(jìn)行檢測時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)作品中嵌入的水印。虛檢率是指發(fā)生虛檢事件的概率，可根據(jù)檢測時(shí)的具體情況對虛檢率進(jìn)行計(jì)算。

2數(shù)字水印的分類

數(shù)字水印的分類有多種方法，按照不同標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)字水印分為以下幾類：

2.1按水印所依附的載體分類

即圖像數(shù)字水印、視頻數(shù)字水印、音頻數(shù)字水印和文本數(shù)字水印等。圖像數(shù)字水印技術(shù)是當(dāng)前水印技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，其研究成果也可應(yīng)用到視頻水印中。

2.2按水印的特性分類

即魯棒水印、脆弱水印和半脆弱水印。一般而言，魯棒水印的魯棒性較強(qiáng)，能夠抵抗各種攻擊；脆弱水印的魯棒性較弱，不能抵抗任何形式的攻擊，對脆弱水印分析可判斷出數(shù)字作品的完整性；半脆弱水印對無意攻擊具有魯棒性，對有意攻擊具有脆弱性，通過分析半脆弱水印可以判斷數(shù)字作品是否被惡意篡改。

2.3按水印的外觀分類

即可見水印和不可見水印。對含水印和不含水印的數(shù)字作品進(jìn)行比較，即可發(fā)現(xiàn)嵌入的可見水印。不可見水印在含水印的數(shù)字作品外觀上是不可見的，通過觀察無法判斷水印的嵌入位置。

2.4按水印的檢測方法分類

即非盲水印、半盲水印和盲水印。采用盲檢測方法提取的水印，即認(rèn)為該水印是盲水印，否則就屬于非盲水印或半盲水印。半盲水印不需要原始數(shù)字作品和原始水印的完整信息，而非盲水印則需要完整的原始數(shù)字作品和原始水印的信息。

2.5按水印的隱藏位置分類

即空間域數(shù)字水印、變換域數(shù)字水印和壓縮域數(shù)字水印?？臻g域數(shù)字水印直接在數(shù)字作品的空間域進(jìn)行水印的嵌入和提??；變換域水印將數(shù)字作品進(jìn)行某種可逆變換后，在數(shù)字作品的變換域進(jìn)行水印的嵌入和提??；壓縮域數(shù)字水印在對數(shù)字作品進(jìn)行壓縮時(shí)嵌入和提取水印。

3數(shù)字水印的應(yīng)用

數(shù)字水印技術(shù)問世以來，經(jīng)多方努力，發(fā)展迅速，其應(yīng)用也非常廣泛。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1版權(quán)保護(hù)

用于版權(quán)保護(hù)的水印大多數(shù)是魯棒水印，一般而言，要求水印能夠抵抗各種類型的攻擊，提取的水印可以充分證明數(shù)字作品的版權(quán)。

3.2內(nèi)容認(rèn)證

即通過對從嵌入水印后的數(shù)字作品中提取的水印進(jìn)行分析，判斷數(shù)字作品的內(nèi)容是否被篡改。

3.3票據(jù)防偽

即在支票、貨幣、電子票據(jù)等票據(jù)中嵌入水印信息，在使用時(shí)通過對水印進(jìn)行檢測可判斷票據(jù)的真?zhèn)巍?/p>

3.4拷貝控制

拷貝控制是指為防止作品的非法拷貝，水印檢測器被集成在錄制設(shè)備中，當(dāng)檢測到禁止拷貝的水印，則設(shè)備自動(dòng)停止拷貝。其中，水印檢測可通過特定的硬件或軟件來實(shí)現(xiàn)。

3.5操作跟蹤

在數(shù)字作品中加入用于操作跟蹤的水印后，即可通過水印得到副本的操作記錄，作品的所有者或創(chuàng)作者可在每份副本中加入不同水印，從而可記錄不同的副本的去向，以達(dá)到對拷貝進(jìn)行跟蹤的目的。

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