數(shù)字水印技術(shù)的研究與發(fā)展

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1、萬方數(shù)據(jù)科技信息計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)字水印技術(shù)硇研究與發(fā)展公安邊防部隊(duì)廣州指揮學(xué)校計(jì)算機(jī)教研室吳剛[摘要]本文簡述了數(shù)字水印技術(shù)產(chǎn)生的背景，主要研究了該技術(shù)的通信模型，分別闡述了在空域環(huán)境下和在變換域環(huán)境下敷字水印算法的實(shí)現(xiàn)，具有一定的理論和實(shí)踐意義?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)字水印信息隱藏空域算法變換域算法1．引言互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，給人們的生活帶來極大的方便，人們可以利用互聯(lián)網(wǎng)查找信息、下載資料。但是，網(wǎng)絡(luò)的快速傳播和多媒體資料所具有的復(fù)制功能容易被一些別有用心的人所利用，這樣所帶來的負(fù)面影響是難以估量的。因此，如何保證人們?cè)谙硎芫W(wǎng)絡(luò)

2、給人們帶來方便的同時(shí)，又能很好地防止數(shù)字產(chǎn)品被侵權(quán)，已成為亟待解決的熱門話題，這個(gè)問題的解決具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。2．傳統(tǒng)加密技術(shù)及其缺點(diǎn)傳統(tǒng)保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的方法是加密，但是這種方法有很大的缺陷IlI，具體表現(xiàn)在：(1)一旦加密文件被破解，其內(nèi)容就完全透明了；(2)它明確地提，J；攻擊者哪螳信息是重要信息，很容易引起攻擊者的好奇和注意，因此就有被破解的可能性；(3)很致命的一點(diǎn)就是攻擊者可以在破譯失敗的情況下將文件信息破壞，使得即使是合法者收到信息，也無法閱讀信息的內(nèi)容。3．?dāng)?shù)字水印技術(shù)數(shù)字水印技術(shù)就是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而

3、生的。一方面，彌補(bǔ)了加密技術(shù)的缺陷，因?yàn)閿?shù)字水印技術(shù)可以在文件被解密后提供進(jìn)一步的保護(hù)；另一方面，彌補(bǔ)了數(shù)字簽名技術(shù)的缺陷，因?yàn)閿?shù)字水印技術(shù)可以在載體信息中一次性地嵌人大量的信息，這對(duì)于作品的版權(quán)可以起到很好地保護(hù)作用。數(shù)字水印技術(shù)閉是一種信息隱藏技術(shù)，它的基本思想是在數(shù)字圖像、音頻、視頻等數(shù)字產(chǎn)品中嵌入秘密信息，以保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)，證明產(chǎn)品的真實(shí)日r靠性，跟蹤盜版行為或者提供產(chǎn)品的附加信息。其中秘密信息一般為特定的有用信息，它可以是用戶的序列號(hào)或者是一幅圖像、一段音頻等。一般來說，它需要經(jīng)過適當(dāng)變換后再嵌入到數(shù)字

4、產(chǎn)品中，通常稱變換后的信息為數(shù)字水印。3．1數(shù)字水印技術(shù)通信模型由于數(shù)字水印處理在本質(zhì)上是一種通信，即在它們之間傳遞著一條消息，可以用以下基本的通信模型來表示整個(gè)水印的處理過程。嚷聲水印密鑰原始t體信息質(zhì)始囊體產(chǎn)品水印密明圖1明檢測數(shù)字水印系統(tǒng)映射成通信模型囔聲水印棚置始t體信息承印毒鑰圖2盲檢測數(shù)字水印系統(tǒng)映射成通信模型圖l和圖2為兩種最基本的數(shù)字水印系統(tǒng)通信模型。其中：圖1為明檢測，它需要原始載體產(chǎn)品的參與；圖2為盲檢測，它不需要原始產(chǎn)品的參與。它們之間最主要的區(qū)別在于是否需要原始載體產(chǎn)品的參與。3．2數(shù)字水印的

5、基本特性數(shù)字水印可以由一些特性來進(jìn)行描述，一般來說，水印系統(tǒng)每一個(gè)特性的重要性又取決于實(shí)際應(yīng)用的需求和水印的作用。與水印嵌入有一228一關(guān)的特性包括有效性、逼真度、數(shù)據(jù)容量；與水印檢測有關(guān)的特性包括盲檢測和明檢測、虛檢行為和魯棒性等。有效性有效性是指嵌入器的輸出被水印化的概率，也就是指對(duì)嵌入水印后的作品緊接著可以檢測到水印的概率。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了獲得其他方面更好的特性，人們寧愿犧牲一些有效性。逼真度逼真度是指原始載體作品與嵌入水印后的作品之間在感覺上的相似程度。也可以用另外一種定義對(duì)其進(jìn)行描述，即不帶水印的作品和

6、帶水印的作品在呈現(xiàn)給顧客時(shí)，它們之間感覺上的相似程度四。數(shù)據(jù)容量數(shù)據(jù)容量．也常稱為數(shù)據(jù)有效載荷，是指在單位時(shí)間內(nèi)或在一幅作品中水印編碼的比特?cái)?shù)。不同的應(yīng)用可能對(duì)數(shù)據(jù)容量的要求也就不同，例如，對(duì)于拷貝控制應(yīng)用，它要求音樂每10秒鐘接收4—8比特的信息，廄要求視頻大約5分鐘接收4—8比特的信息。盲檢測與明檢測盲檢測是指在水印檢測的過程中，不需要原始作品的參與；而明檢測則需要原始作品的參與。在決定應(yīng)用范嗣時(shí)，水印系統(tǒng)是采用盲檢測還是明檢測就顯得十分的重要，肓檢測只能用于那些可以獲得原始作品的應(yīng)用中，因此。它的應(yīng)用會(huì)受到很大

7、的限制；而明檢測就不受此限制。虛檢率虛檢就是指在實(shí)際不含有水印的作品中檢測出水印或者在含有水印的作品中沒有檢測到水印。對(duì)虛檢率的要求是由實(shí)際的應(yīng)用所決定的。例如。在拷貝控制過程中，成千上萬的水印檢測器作用于數(shù)以百萬計(jì)的作品上，這就要求虛檢率無窮的小，否則就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的問題。魯棒性魯棒性是指在經(jīng)過常規(guī)信號(hào)處理操作后，仍能檢測到水印的能力，在這里，常規(guī)信號(hào)處理操作包括：空間濾波、有損壓縮、幾何失真等。但并不是所有的水印應(yīng)用都要求對(duì)可能的信號(hào)處理操作具有魯棒性，相反，水印只需要在介于嵌入和檢測之間可能的信號(hào)處理操作中存活就

8、可以了。例如，在電視和無線電廣播監(jiān)視中，水印只需要在傳輸過程中存活。3．3數(shù)字水印技術(shù)算法研究近年來，對(duì)數(shù)字水印技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。下面對(duì)一些典型的算法進(jìn)行分析．可以說，每種方法都有其存在的必要性，它們有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這就要求在具體的實(shí)踐中，根據(jù)具體需要。選擇最適合的方法。3．3．1空域算法空域算法是相對(duì)于變換域算法而言的。簡而言