数字水印技术的研究与发展

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1、万方数据科技信息计算机与网络数字水印技术硇研究与发展公安边防部队广州指挥学校计算机教研室吴刚[摘要]本文简述了数字水印技术产生的背景，主要研究了该技术的通信模型，分别阐述了在空域环境下和在变换域环境下敷字水印算法的实现，具有一定的理论和实践意义。【关键词】数字水印信息隐藏空域算法变换域算法1．引言互联网的迅速发展，给人们的生活带来极大的方便，人们可以利用互联网查找信息、下载资料。但是，网络的快速传播和多媒体资料所具有的复制功能容易被一些别有用心的人所利用，这样所带来的负面影响是难以估量的。因此，如何保证人们在享受网络

2、给人们带来方便的同时，又能很好地防止数字产品被侵权，已成为亟待解决的热门话题，这个问题的解决具有很强的实际意义。2．传统加密技术及其缺点传统保护数字产品的方法是加密，但是这种方法有很大的缺陷IlI，具体表现在：(1)一旦加密文件被破解，其内容就完全透明了；(2)它明确地提，J；攻击者哪螳信息是重要信息，很容易引起攻击者的好奇和注意，因此就有被破解的可能性；(3)很致命的一点就是攻击者可以在破译失败的情况下将文件信息破坏，使得即使是合法者收到信息，也无法阅读信息的内容。3．数字水印技术数字水印技术就是在这种背景下应运而

3、生的。一方面，弥补了加密技术的缺陷，因为数字水印技术可以在文件被解密后提供进一步的保护；另一方面，弥补了数字签名技术的缺陷，因为数字水印技术可以在载体信息中一次性地嵌人大量的信息，这对于作品的版权可以起到很好地保护作用。数字水印技术闭是一种信息隐藏技术，它的基本思想是在数字图像、音频、视频等数字产品中嵌入秘密信息，以保护数字产品的版权，证明产品的真实日r靠性，跟踪盗版行为或者提供产品的附加信息。其中秘密信息一般为特定的有用信息，它可以是用户的序列号或者是一幅图像、一段音频等。一般来说，它需要经过适当变换后再嵌入到数字

4、产品中，通常称变换后的信息为数字水印。3．1数字水印技术通信模型由于数字水印处理在本质上是一种通信，即在它们之间传递着一条消息，可以用以下基本的通信模型来表示整个水印的处理过程。嚷声水印密钥原始t体信息质始囊体产品水印密明图1明检测数字水印系统映射成通信模型囔声水印棚置始t体信息承印毒钥图2盲检测数字水印系统映射成通信模型图l和图2为两种最基本的数字水印系统通信模型。其中：图1为明检测，它需要原始载体产品的参与；图2为盲检测，它不需要原始产品的参与。它们之间最主要的区别在于是否需要原始载体产品的参与。3．2数字水印的

5、基本特性数字水印可以由一些特性来进行描述，一般来说，水印系统每一个特性的重要性又取决于实际应用的需求和水印的作用。与水印嵌入有一228一关的特性包括有效性、逼真度、数据容量；与水印检测有关的特性包括盲检测和明检测、虚检行为和鲁棒性等。有效性有效性是指嵌入器的输出被水印化的概率，也就是指对嵌入水印后的作品紧接着可以检测到水印的概率。在实际的应用中，为了获得其他方面更好的特性，人们宁愿牺牲一些有效性。逼真度逼真度是指原始载体作品与嵌入水印后的作品之间在感觉上的相似程度。也可以用另外一种定义对其进行描述，即不带水印的作品和

6、带水印的作品在呈现给顾客时，它们之间感觉上的相似程度四。数据容量数据容量．也常称为数据有效载荷，是指在单位时间内或在一幅作品中水印编码的比特数。不同的应用可能对数据容量的要求也就不同，例如，对于拷贝控制应用，它要求音乐每10秒钟接收4—8比特的信息，厩要求视频大约5分钟接收4—8比特的信息。盲检测与明检测盲检测是指在水印检测的过程中，不需要原始作品的参与；而明检测则需要原始作品的参与。在决定应用范嗣时，水印系统是采用盲检测还是明检测就显得十分的重要，肓检测只能用于那些可以获得原始作品的应用中，因此。它的应用会受到很大

7、的限制；而明检测就不受此限制。虚检率虚检就是指在实际不含有水印的作品中检测出水印或者在含有水印的作品中没有检测到水印。对虚检率的要求是由实际的应用所决定的。例如。在拷贝控制过程中，成千上万的水印检测器作用于数以百万计的作品上，这就要求虚检率无穷的小，否则就会产生严重的问题。鲁棒性鲁棒性是指在经过常规信号处理操作后，仍能检测到水印的能力，在这里，常规信号处理操作包括：空间滤波、有损压缩、几何失真等。但并不是所有的水印应用都要求对可能的信号处理操作具有鲁棒性，相反，水印只需要在介于嵌入和检测之间可能的信号处理操作中存活就

8、可以了。例如，在电视和无线电广播监视中，水印只需要在传输过程中存活。3．3数字水印技术算法研究近年来，对数字水印技术的研究已经取得了很大的进步。下面对一些典型的算法进行分析．可以说，每种方法都有其存在的必要性，它们有着各自的优缺点，这就要求在具体的实践中，根据具体需要。选择最适合的方法。3．3．1空域算法空域算法是相对于变换域算法而言的。简而言