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数字水印技术对于版权保护的应用研究

【摘要】在图像版权保护中，数字水印技术的采用占有很大的比重，对这类水印来说，要求算法具有较高的鲁棒性，即在遭受剪切、加扰、随机噪声、失真、滤波、旋转、缩放、JPEG压缩等常见的信号处理攻击和几何攻击时仍能从含水印图像中提取出水印信息。然而，绝大多数水印算法不能抵抗甚至微小的几何攻击，即现有的水印技术抗几何攻击的能力很差。因此，研究既能抵抗信号处理攻击又能抵抗几何攻击的鲁棒数字水印技术仍然是一项富有挑战性的工作。本论文就是针对提高数字水印算法抗信号处理和几何攻击的鲁棒性进行研究，结合零水印的概念和混沌系统，并将图像置乱引入到水印算法中，提出了一种基于混沌阵列的鲁棒零水印算法，对图像版权进行有效的保护。

【关键字】数字水印鲁棒性混沌零水印

1 引言

1.1 选题背景

随着当代信息技术和计算机互联网络的迅猛发展，人类进入了以数字信息为特征的信息社会，数字多媒体产品越来越盛行，各种形式的多媒体数字作品(图像、视频、音频等)可以以不同的形式在网络上方便、快捷地发表和传输。多媒体通信逐渐成为人们之间信息交流的重要手段。

由于数字图像信息形象、生动，因而被人类广为使用，成为人类表达信息的重要手段之一。但是，它给我们带来便利的同时也带来了安全隐患，例如：有些数字图像可能会涉及到国家或企业机密，有些图像只希望被授权者使用，有些图像又可能会涉及个人隐私等等，如何保护这些图像数据的安全是人们越来越关注的问题；另一方面，由于数字图像易于复制和修改的原因，盗版问题也越来越严重，如何对数字图像的版权进行很好地保护以保证作品作者、所有者以及合法用户的权利，也是人们越来越关注的热点问题。解决数字图像版权问题的主要手段是数字水印技术，因此研究数字水印技术对图像版权的保护具有重要的理论和现实意义。本论文正是基于上述背景，主要研究数字水印技术。

1.2 目的与意义

近年来，国外许多学者提出了一系列新的信息安全保护思想，特别是在知识产权保护、防篡改及信息内嵌式注释等领域提出了崭新的防范与保护措施。信息隐藏（Information Hiding）与数字水印（Digital Watermark）技术就是一种新的数字媒体保护措施，它是将特定的信息（如版权信息、秘密消息等）嵌入到图像、语音、视频及文本文件等各种数字媒体中，以达到标识、注释及版权保护等目的。同时，这种信息对宿主媒体的影响不足以引起人们的注意且具有特定的恢复方法，此信息对非法接收者应该是不可见、不可察觉的。所以，数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术。

1.3 图像版权保护与数字水印

图像版权保护，即所谓的PRM（Picture Rights Management）就是采取信息安全技术手段在内的系统解决方案，在保证合法的、具有权限的用户对数字图像信息正常使用的同时，保护数

字图像信息创作者和拥有者的版权，根据版权信息使其获得合法收益，在版权受到侵害时能够鉴别数字图像信息的版权归属及版权信息的真伪，并确定盗版数字作品的来源。

现有的图像版权保护技术分为两大类，一是加密法，主要是通过技术手段限制非授权用户的使用和保证授权用户的正常使用。加密技术的特点使得这种方法并不能有效地解决图像版权保护问题。另一种是基于水印的标记法，它是新近提出的一种非常重要的版权保护手段，是信息隐藏技术的一个重要分支。用于版权保护的数字水印一般称为鲁棒水印(Robust watermarking)，利用这种水印技术在多媒体内容的数据中嵌入创建者或所有者的标识信息，或者嵌入购买者的标识（即序列号）。创建者或所有者的信息用于标识数据的版权所有者，而序列号则用于标识违反协议而为盗版提供多媒体数据的用户。在发生版权纠纷时，合法的发行者、运营者通过相应的算法提取出该数字水印，从而验证版权的归属，确定泄漏与泛滥渠道，确保数字产品著作权人的合法利益，避免非法盗版的威胁。用于版权保护的数字水印要具有不可见性、隐藏水印位置的安全性及鲁棒性等特性，必须能够经受各种常用的信号处理操作，包括无意的或恶意的处理，如有损压缩、滤波、平滑、信号裁剪、图像增强、重采样、几何变形等等。鲁棒性水印在经过各种处理后，只要载体信号没有被破坏到不可使用的程度，都应该能够检测出水印信息。即应该使水印既不影响数字作品的正常使用，也能够抵抗各种可能的攻击，实现对数字作品的版权保护功能。

总结国内外对数字水印技术的研究来看，数字水印算法的研究还处于初级阶段，仍还有很多方面需要作进一步的研究。因此应用于图像版权保护的数字水印技术，还需要重点研究。鲁棒性是数字水印技术实现图像版权保护应用的关键，尽管当前出现了大量的水印算法，但是这些算法的鲁棒性均仅能抵抗一些简单的攻击，对于几何攻击或较为复杂的组合攻击显得无能为力。故而探讨更加鲁棒的水印算法仍然是当前也是今后水印研究的重点。

图像版权保护是数字水印最主要的应用之一。数字作品的所有者可将指定形式的水印嵌入原始数据中，然后对外公开发布嵌入水印后的作品。当其作品被盗版或出现版权纠纷时，所有者即可从该作品中获取水印信号作为依据，来保护其合法权益。图像版权保护水印要求具有较强的鲁棒性，即使在数字作品失真后仍能恢复水印信号。

2 数字水印技术概述

2.1 数字水印的定义

数字水印（Digital Watermarking）技术是将一些标识信息（即数字水印）直接嵌入数字载体当中（包括多媒体、文档、软件等）或是间接表示（修改特定区域的结构），且不影响原载体的使用价值，也不容易被探知和再次修改。但可以被生产方识别和辨认。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。

2.2 数字水印的特点

图像的应用决定了水印的功能，而不同的功能则要求相应的水印具备不同的特征。因此，不存在一个特征的集合，使得所有的水印技术都满足这个集合的要求。文献就按照水印的应用目的，分析了各种数字水印对不可见特征的不同程度的要求。为了保证水印的有效性，用于图像版权保护的数字水印必须具备以下特征：

2.2.1 不可见性

指视觉上的不可见性（对听觉也是同样的要求），即因嵌入水印导致图像的变化对观察者的视觉系统来讲应该是不可察觉的，最理想的情况是水印图像与原始图像在视觉上一模一样，这是绝大多数水印算法所应达到的要求。

2.2.2 鲁棒性

鲁棒性指在经过常规信号处理后能够检测出水印的能力。针对图像的常规操作包括空间滤波、有损压缩、打印与扫描、几何变形（旋转、平移、缩放及其它）等等。在某些情况下，鲁棒性毫无用处甚至被极力避免，如水印研究的另一个重要分支就是易碎水印，它具有和鲁棒水印相反的特点。例如，用于真伪鉴别的水印就应该是易碎的，即对图像做任何信号处理都会将水印破坏掉。对用于版权保护的数字水印要求有较好的鲁棒性，即要求图像受到有意和无意的攻击后都能检测到水印的存在。

2.2.3 可证明性

水印应能为受到版权保护的信息产品的归属提供完全和可靠的证据。

2.2.4 安全性

数字水印中的信息应是安全的，难以被篡改或伪造，同时，有较低的误检测率。

2.3 数字水印主要应用领域

（1）版权保护。即数字作品的所有者可用密钥产生一个水印，并将其嵌入原始数据，然后公开发布他的水印版本作品。当该作品被盗版或出现版权纠纷时，可以从盗版作品或水印版作品中获取水印信号作为依据，从而保护所有者的权益。

（2）加指纹。为避免未经授权的拷贝制作和发行，出品人可以将不同用户的ID或序列号作为不同的水印（指纹）嵌入作品的合法拷贝中。一旦发现未经授权的拷贝，就可以根据此拷贝所恢复出的指纹来确定它的来源。

（3）标题与注释。即将作品的标题、注释等内容（如，一幅照片的拍摄时间和地点等）以水印形式嵌入该作品中，这种隐式注释不需要额外的带宽，且不易丢失。

（4）篡改提示。当数字作品被用于法庭、医学、新闻及商业时，常需确定它们的内容是否被修改、伪造或特殊处理过。为实现该目的，通常可将原始图象分成多个独立块，再将每个块加入不同的水印。同时可通过检测每个数据块中的水印信号，来确定作品的完整性。与其他水印不同的是，这类水印必须是脆弱的，并且检测水印信号时，不需要原始数据。

（5）使用控制。这种应用的一个典型的例子是DVD防拷贝系统，即将水印信息加入DVD数据中，这样DVD播放机即可通过检测DVD数据中的水印信息而判断其合法性和可拷贝性。从而保护制造商的商业利益。

2. 4数字水印的研究历史

20世纪90年代以来，对数字水印的研究兴趣在不断地增长。1998年的国际图像处理大会上，还开辟了两个关于数字水印的专题讨论;国际光学工程学会(SPIE)。从1999年起，每年召开一次多媒体信息安全与数字水印大会，其会议的论文主要是关于数字水印技术方面的文章。目前，国际上剑桥大学、工MB研究中心、NEC美国研究所、麻省理工学院等都进行了广泛深入的研究;国内清华人学、北京大学、北京邮电大学、中科院自动化所、北方工业大学、浙江大学、国防科技大学等都在对该技术进行深入的研究。

数字水印技术按表现形式分为可见水印（perceptible）和不可见水印（mipecrPebtiet），前者如电视屏幕左上角的电视台的台标，后者中，嵌入的水印是无法用肉眼看见，我们所指的数字水印技术，若无特别指明，均指不可见水印技术；按抗攻击能力可分为鲁棒水印(rbousutess)

和易损水印(rfgaeli)，前者主要用于版权保护和使用跟踪方面，后者主要用于信息的完整性认证方面;按水印提取时的条件可分为私有水印（private）、半公开水印（semi一public）和公开水印（public），私有水印指提取水印时需要原始载体图像，半公开水印指提取水印时不需要原始载体图象，公开水印指提取水印时不需要原始载体图象并且水印是有意义的信息，如一段文字、一幅图像或商标、一段录音等。

Van Schyndel[1]在ICIP’94上发表了题为“A digital watemark”的文章，它是第一篇在主要会议上发表的关于数字水印的文章，其中阐明了一些关于水印的重要概念和鲁棒水印检测的通用方法—相关性检测。此算法首先将一个密钥输入一个m-序列（maximum-length random sequence）发生器来产生水印信号，然后此m-序列被重新排列成二维水印信号，按像素点逐一插入到原始图像像素值的最低位。由于水印信号被安排在了最低位上，它是不可见的，基于同样的原因，它可以轻易地被移去，因此是不强壮的。Patcwhork算法中描述的算法基于改变图像数据的统计特性。该算法随机选取的N对像素点通过增加其一个点的亮度值，相应降低另一个点的亮度值，通过这一调整来隐藏信息。为增加水印的鲁棒性，把像素对扩展为小块的像素区域(如8x8)，增加一个区域中的所有像素点的亮度值而相应减少对应区域中所有像素点的亮度值。该算法嵌入码低，对串谋攻击抵抗力弱。黄继武等人在文献[2-4]中提出一种DCT域数字水印算法：首先把图像分成8＊8的不重叠象素块，经过分块的DTC变换后，得到由DTC系数组成的频率块。随机选取一些频率块，水印信号嵌入到由密钥控制选择的一些DTC系数中。该算法对选定的DTC系数进行微小变换以满足特定的关系，来表示一个比特的信息。在水印信号提取时，选取相同的DCT系数，并根据系数之间的关系抽取比特信息。其思想类似于扩展频谱通讯中的跳频(frequency hooping)技术，特点是数据改变幅度较小，透明性好，但是其抵抗几何变换等攻击的能力较弱。基于DTF和DWT算法与上述算法具有相似的原理。

数字水印最初研究的重点是图像水印，己经取得了不少的研究成果，而且还推出了一些实用的产品，而基于视频产品的水印研究还相对较少。但是随着多媒体技术的发展，视频产品越来越多(例如，DVD，DC，多媒体教材、录像带等)，对于视频产品的版权保护巫需解决，因此国内外越来越多的学者逐渐投入到视频水印的研究当中。原始视频水印是直接对未压缩的视频数据进行处理，与视频编码格式无关。因此可以分为两种情况[5]：

（1）可以直接获得原始视频流数据。此时，可以直接在原始的视频流中完成水印的嵌入或提取，处理比较简单。

（2）只能得到编码的视频流数据。此时，需要首先对编码视频进行解码，然后再嵌入或提取水印。在进行水印处理之后，如果有必要再重新压缩，其处理相对复杂。如果存在一些特殊的要求，比如要求嵌入水印前后的编码码流狗长度保持不变，则处理更加困难。数字水印技术己经成为图像工程领域研究的热点之一，尤其是视频水印，逐渐成为数字水印研究的焦点。

2.5 数字水印的发展趋势

数字水印技术是近几年在学术界兴起的一个前沿研究领域。今后水印技术的研究将侧重于完善数字水印理论，提高数字水印算法的健壮性、安全性，研究其在实际网络中的应用，建立相关标准等。

数字水印在理论方面的工作包括建立更好的模型，分析各种媒体中隐藏水印信息的理论容量，分析算法健壮性和抗攻击等性能。

许多应用对数字水印的健壮性要求很高。结合人类视觉特点和听觉特点，研究健壮性更好的水印算法仍是数字水印的重点发展方向。

从实际应用角度看，数字水印的下列方向应是研究的重点:对于实际网络环境下的数字水印应用，应重点研究水印的网络快速自动验证技术；研究动态水印或具有交互性质的数字水印技术。

应该注意到，数字水印要得到更广泛的应用必须建立一系列的标准或协议，如加载或嵌入水印的标准、提取或检测水印的标准及水印认证的标准等都是急需的，因为不同的水印算法没有统一的标准就不利于推广水印的实际应用。

数字水印技术发展速度非常快，尤其是在数字作品的版权保护方面，呈现出越来越重要的作用。其主要发展方向体现在以下几方面:

（1）通过数字水印技术和密码技术结合使用保护知识产权，正成为一个新的方向。

（2）开发基于数字水印技术的数字作品交易系统，提供完整的安全与版权保护机制。

（3）结合智能体技术，开发Internet上版权自动追踪软件。

（4）建立版权认证中心，提供各种网上服务。

（5）开发能适用于多种媒体类型、实现不同水印互操作的水印软件。

毫无疑问，数字水印技术将对保护各种形式的数字产品内容起到重要作用。因此，尽管该领域是一个相对年轻的领域，但它已吸引了众多的研究者。我们会看到对数字水印攻击方法和数字水印算法设计的研究将导致更好的水印方案的出现和更成功的数字水印的应用。

3 基于混沌阵列的鲁棒零水印算法

3.1 引言

数字水印技术是除图像加密技术外另一种能有效保护数字图像安全的技术。数字加密技术是对图像进行加密处理，使得非授权用户只能得到杂乱无章的密文图像，不能获知图像的内容信息。数字水印技术是从另一个角度来保护数字图像的信息安全，它在不影响数字图像视觉效果的前提下嵌入一个水印信息，该水印信息可用于版权保护和图像认证等，是保护数字图像安全的另一种有效技术。

在图像数字水印技术中，用于版权保护的水印占有很大的比重，对这类水印来说，要求算法具有较高的鲁棒性，即在遭受剪切、加扰、随机噪声、失真、滤波、旋转、缩放、JPEG压缩等常见的信号处理攻击和几何攻击时仍能从含水印图像中提取出水印信息。目前已经出现了很多用于图像版权保护的数字水印算法，它们通常都提出了“鲁棒性”声明，遗憾的是，绝大多数水印算法所强调的鲁棒性只不过是水印对抗一般信号处理（例如压缩、滤波和噪声干扰等）的鲁棒性能。诚然，数字水印技术在应用了嵌入对策、扩频技术、信道编码技术和利用了视觉系统特性提高水印的嵌入强度后，对大多数常规攻击的鲁棒性较好。然而，绝大多数水印算法不能抵抗甚至微小的几何攻击，即现有的水印技术抗几何攻击的能力很差。因此，研究既能抵抗信号处理攻击又能抵抗几何攻击的鲁棒数字水印技术仍然是一项富有挑战性的工作。本章就是针对提高数字水印算法抗信号处理和几何攻击的鲁棒性进行研究，结合零水印的概念和混沌系统，并将图像置乱引入到水印算法中，提出了一种基于混沌阵列的鲁棒零水印算法。

3.2 零水印的概念

目前提出的图像水印大部分属于这两类：频域水印算法和空域水印算法。这两类算法都是通过对图像的空域信息或频域信息作了一定的修改来嵌入水印信息。为了避免被觉察到修改[6,7,8]，很多水印算法考虑到了HVS（人类视觉系统）的特性，采用一些特殊技术来掩盖对数字产品的修改。但是，不论采用多么精妙的算法，总是要修改原始图像的一定信息，因此就存在被检测到并被有效攻击的可能性。针对这种情况，人们提出了零水印的概念。零水印算法，即不修改原图像来构造水印，利用被保护图像的重要特征来构造水印信息，很好地避开了不可感知性与鲁棒性之间的矛盾，有效地提高了水印的鲁棒性[9,10,11]。

用于图像版权保护的零水印与非零水印的思想是一致的，即，通过从被怀疑为侵权的图像中提取可标志个人身份的水印信息来起诉侵权者，进而保护自己的版权。用于版权保护的数字图像水印应该满足不可见性、鲁棒性、可证明性和安全性这几个条件，文[10]指出，零水印技术能够满

足不可见性、鲁棒性、可证明性和安全性这几个条件，所以零水印技术是可以用于图像版权保护的。

3.3 选用的混沌系统

混沌具有以下基本性质：

（l）混沌对初值具有极端的敏感性，无论两个点x，y离得多么近，在混沌映射厂作用下，两者的轨道都可能分开；

（2）混沌映射具有遍历性，也就是说任一点的邻域在混沌映射准用下将“扩散”到整个度量空间；（3）混沌尽管具有类似随机信号的性质，但它是确定性的运动，其运动的轨迹决定于初值和混沌控制参数。

混沌系统本身是非线性确定性系统，某些确定而简单的动力学系统产生的混沌信号能

表现出非常复杂的伪随机性（这符合密码设计应遵循的混乱规则），它们难以预测、任何微小的初始偏差都会随时间而被指数式放大（这符合密码设计应遵循的扩散规则），因此，关于初始状态的少量参数就可以产生满足密码学基本特性的混沌密码序列，具有自然的伪随机性，并且混沌迭代效率较高，因而适合用于进行图像保密通信。混沌系统的初值敏感性，遍历性等特点，也适合用到数字水印技术中。

3.4 水印嵌入和提取算法

为了抵抗对图像的剪切攻击，在算法中引入了图像置乱操作，因为在经过置乱的图像中“嵌入”，水印后再进行逆置乱操作，可以将水印信息较均匀地“嵌入”到整个图像中，这样，如果图像遭受了剪切攻击，只会丢失部分水印信息，仍然能从剩余的图像中提取出部分水印信息，可以较好地抵抗剪切攻击。算法的基本思想是：首先构造一个和图像大小相同的混沌阵列，并利用一定的置乱算法对图像进行置乱（本章采用第二章中提出的图像加密算法进行图像置乱，只是在置乱时不对像素值进行加密，只是对位置进行置乱），然后利用混沌阵列来在置乱后的图像中寻找嵌入位置，得到该位置的像素值的最高有效位，再通过该最高有效位和待嵌入的水印信息的比较结果来在混沌阵列中设置标志，构造出最终的水印阵列。以灰度图像为例，设我们要在图像I中用密钥K嵌入水印M，其中K=x0。

以灰度图像为例来说明来描述算法。为描述算法的方便约定几个符号：记图像为I，嵌入密钥K，K=x0。x0拟嵌入的水印为M，V(i，j)为混沌阵列中第i行、第j列，值为0或1，J(i，j)为图像中第i行、第j列点的像素值的最高位，值为0或1。

4 参考文献

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用于版权保护的数字水印技术 (2)

目录摘要 (1) Abstract (1) 1. 引言 (1) 2. 数字水印的分类和基本特性 (2) 2.1 数字水印的分类 (3) 2.2 数字水印的基本特性 (4) 3. 数字水印基本原理及其嵌入 (4) 3.1 数字水印基本原理 (4) 3.2 数字水印嵌入典型算法 (5) 3.3 水印嵌入的主要处理步骤 (6) 4. 基于数字水印的数字作品保护系统 (6) 4.1 数字水印系统的基本框架 (6) 4.2 数字产品的销售模型 (8) 4.3 基于数字水印的数字作品保护模型 (8) 5. 一个版权保护框架模型实例(基于PKI和数字水印技术) (9) 6. 结束语 (13) 参考文献 (13)

用于版权保护的数字水印技术摘要：全球迅猛发展的Internet网络给世界经济带来了新的商机，数字技术提供了与原作品同样精美的复制品，但同时使得数字媒体的版权保护问题日益突出。本文介绍了最新的多媒体版权保护技术－数字水印的概念，在阐述数字水印的分类和特性的基础上，提出了以数字水印为基础的数字作品版权保护系统，并研究了数字水印系统的处理框架和数字水印算法。最后对数字水印技术进行了展望。关键词：数字水印；数字产品保护；版权保护系统中图分类号：TP393 Digital watermarking Techniques Used on Copyright Protection Abstract：New commercial opportunity is emerged with Internet expanding all over the world. With the development of the digital technology, copyright protection of the digital multimedia has to be solved. First, the watermarking technology, which is a new copyright protect technology for digital multimedia, is briefly introduced. And, based on the classification and features of watermarking, a general copyright protection system using watermarking techniques is presented. Finally, the framework of watermarking system is discussed. Key words：Digital watermarking；Digital products protection；Copyright protection system 1. 引言自从1993年11月因特网上出现了Marc Andreessen的Mosaic网页浏览器，因特网对用户变得友好起来，很快人们便开始乐于从因特网上下载图片、音乐和视频[1]。对数字媒体而言，因特网成了最出色的分发系统，因为它不但便宜，而

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数字水印技术综述（湖北武汉 430070）摘要：介绍了数字水印技术的基本原理。并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述。同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析。最后指出数字水印今后的研究方向。关键词：数字水印；水印原理；水印算法；水印应用 Overview on Overview on Digital Watermarking Technology ( Wuhan, Hubei 430070, China) Abstract：The basic concepts of watermark techniques are first introduced，and then the characteristics、classification、attacking techniques and application and applications first expatiated．For further understanding．the watermark technique from the various aspects aye classified and some conventional watermark techniques and algorithms are analyzed in detail．Finally，research direction of digital watermark technology is pointed out． Key words：digital watermarking；watermarking principle；watermarking algorithms ；watermarking application； 0数字水印随着Internet与数字媒体技术的飞速发展，信息安全问题日益突出，因此，数字媒体的版权保护与信息完整性保证已逐渐成为人们迫切需要解决的一个重要问题，数字水印技术就是在这种需求下迅速发展起来的。数字水印是通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。水印不占用额外的带宽。是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 1数字水印的特征一般认为数字水印应具有以下特征（1）鲁棒性水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后，仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。（2）知觉透明性数字水印的嵌入不应引起数字作品的视/听觉质量下降，即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。（3）内嵌信息量(水印的位率) 数字水印应该能够包含相当的数据容量，以满足多样化的要求。（4）安全性水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的嵌入的数字水印是统计上不可检测的，非授权用户无法检测和破坏水印。对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图，水印应该能一直保持存在，直到图像已严重失真而丧失使用价值。（5）实现复杂度低数字水印算法应该容易实现。在某些应用场合(如视频水印)，甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。（6）可证明性数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别，从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。 2 数字水印的分类 2.1按照嵌入的位置按照嵌入的位置可分为：(1)空域数字水印：空域数字水印的嵌入是通过直接修改图像的灰度值或是强度值来完成的。(2)变换域数字水印：变换域的数字水印是将图像进行某种变换，通过修改变换域系数来达到嵌入水印的目的。

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基于DCT的图像数字水印技术研究国内外研究现状： 20世纪80年代，索尼和菲利浦公司首次提出了数字媒体版权保护的方案SCMS(Serial copy management system)，数字水印技术也是在继数字隐藏技术后提出的一种数字媒体版权保护方案，发展到现在不仅仅局限于版权保护，也延伸到商务交易中的票据防伪、声像数据的隐藏标识和篡改提示、隐蔽通信及其对抗等领域。随着电子政务的广泛应用，其安全性问题也日益突出，电子政务所涉及的相当多的信息都带有机密性，除黑客攻击．病毒感染等来自网络的安全威胁外，也易受到来自系统应用的假冒用户登录、非法篡改等数据安全的威胁。我国现有的电子政务网络基础设施和系统安全解决方案大多是通过防火墙、入侵检测、漏洞扫描、网络隔离等技术和设备来保障系统的安全，这在一定程度上可以保证电子政务信息系统的安全，但仍存在着安全漏洞，我们在电子政务的建设中，除了必要的网络安全技术外，还必须重视对数字信息安全认证的问题。数字水印技术为上述问题提供了一个有效的解决方案，是目前多媒体信息安全研究领域的一个热点。该技术采用信息处理技术把版权信息、认证信息等秘密信息，即水印，嵌入到原始数据中去，但不影响原内容的价值和使用，水印信息可以是产品的序列号、版权所有者的标志等认证信息。通过特定的算法恢复和检测被嵌水印后，可有效地分析信息失真的情况，判断信息是否被篡改，为版权所有者提供信息被盗版的有利证据。因此，一个实用的数字水印技术必须具有较强的鲁棒性、安全性和不可见性。所谓数字水印技术，就是将代表数字媒体著作权人身份的特定信息、用户指定的标志或序列码等，按照某种方式嵌入被保护的信息中，在产生版权纠纷时，通过相应的算法提取出该数字水印，从而验证版权的归属，确保媒体著作权人的合法利益，避免非法盗版的威胁。被保护的信息是任何一种数字媒体，如软件、图像、音频、视频或一般性的电子文档等。数字水印是嵌在数字产品中的数字信号，水印的存在要以不破坏原数据的欣赏价值、使用价值为原则。

数字水印技术及其应用综述3上课讲义

数字水印技术及其应用综述3

数字水印技术及其应用综述随着Internet 网络的快速发展, 越来越多的多媒体数字产品（包括图像、音频、视频等形式的产品）在网络上发布, 人们可以非常方便快捷地从网络上获取数字多媒体产品, 因此,数字多媒体的信息安全、版权保护和完整性认证问题就成为迫切需要解决的一个重要问题。数水印( digital watermarking)技术是目前信息安全技术领域的一个新方向, 是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术, 它在篡改鉴定、数据的分级访问、数据跟踪和检测、商业和视频广播、Internet 数字媒体的服务付费、电子商务认证鉴定等方面具有十分广阔的应用前景。自1993 年以来, 该技术己经引起人们的浓厚兴趣, 并日益成为国际上非常活跃的研究领域, 受到国际学术界和企业界的高度关注, 而且数字水印技术是一门新兴的多学科交叉的应用技术, 它涉及了不同学科领域的思想和理论, 如信号处理、信息论、编码理论、密码学、检测理论、随机理论、通信理论、对策论、计算机科学及网络技术、算法设计等技术。因此, 数字水印技术的研究无论是从理论上还是从应用上都具有重要意义。 1 数字水印的特点、分类及其应用 1.1 数字水印的基本特点数字水印的基本思想是在数字图像、音频和视频等多媒体数字产品中嵌入秘密信息, 以保护数字产品的版权,证明产品的真实性, 跟踪盗版行为或提供产品的附加信息等。数字水印系统通常具有下列几方面的特点：（1）鲁棒性即图像水印抵抗常见图像处理操作的能力, 也就是说含水印图像经历无意修改而保留水印信息的能力。一般说来, 当含水印图像经过一些基本处理（如噪声滤波、平滑、增强、有损压缩, 平移、旋转、缩放和裁剪等）后, 仍可检测出水印。（2）透明性即不可见性, 水印的存在不应明显干扰载体的图像数据, 数字水印的嵌入不应使得原始数据发生可感知的改变, 也不能使得载体数据在质量上发生可以感觉到的失真。（3）安全性水印算法抵抗恶意攻击的能力。即它必须能承受一定程度的人为攻击, 而使水印信息不会被删除、破坏或窃取。应该保证非授权用户无法检测或破坏水印。数字水印应该难以被伪造或者加工,并且, 未经授权的个体不得阅读和修改水印, 理想情况是未经授权的客户将不能检测到产品中是否有水印存在。（4）数据容量水印应该包含相当的数据容量,以满足多样化的需要。（5）可证明性在实际的应用过程 1.2 数字水印的分类（1）依据所嵌入的载体不同, 可分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印和网络水印等。

基于Matlab的数字水印设计——基于DCT域的水印实现

摘要数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。随着数字水印技术的发展，数字水印的应用领域也得到了扩展，数字水印的基本应用领域是版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信。当数字水印应用于版权保护时，潜在的应用市场在于电子商务、在线或离线地分发多媒体内容以及大规模的广播服务。数字水印用于隐藏标识时，可在医学、制图、数字成像、数字图像监控、多媒体索引和基于内容的检索等领域得到应用。数字水印的认证方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面数字水印的安全不可见通信将在国防和情报部门得到广泛的应用。本文主要是根据所学的数字图象处理知识，在MATLAB环境下，通过系统编程的方式，建立并实现基于DCT域的数字水印加密系统。该系统主要包含数字水印的嵌入与提取，仿真结果表明，数字水印算法具有有效性、可靠性、抗攻击性、鲁棒性和不可见性，能够为数字媒体信息在防伪、防篡改、认证、保障数据安全和完整性等方面提供有效的技术保障。关键词：数字水印；MATLAB；DCT

目录 1 课程设计目的 (1) 2 课程设计要求 (2) 3 数字水印技术基本原理 (3) 3.1 数字水印基本框架 (3) 3.2 算法分类 (3) 3.2.1 DCT法 (4) 3.2.2 其他方法 (4) 3.3 实际需要考虑的问题 (4) 3.3.1 不可见性 (4) 3.3.2 鲁棒性 (5) 3.3.3 水印容量 (5) 3.3.4 安全性 (5) 4 基于DCT变换仿真 (6) 4.1 算法原理 (6) 4.1.1 准备工作 (6) 4.1.2 选取8*8变换块 (7) 4.1.3 边界自适应 (7) 4.1.4 DCT变换与嵌入 (7) 4.1.5 恢复空域 (8) 4.2 嵌入算法扩展 (8) 4.2.1 RGB彩色图像三个矩阵的划分 (8) 4.2.2 八色彩色水印 (8) 4.3 水印的提取 (9) 4.4 仿真程序 (9) 5 结果分析 (14) 结束语 (16) 参考文献 (17)

0105114数字水印和数字产品的版权保护

0105114数字水印和数字产品的版权保护. 孔祥维 (大连理工大学信息学院, 116023) 杨德礼胡祥培 (大连理工大学治理学院, 116023) 摘要全球迅猛进展的Internet网络给世界经济带来了新的商机，数字技术提供了与原作品同样精美的复制品，但同时使得数字媒体的版权爱护咨询题日益突出。本文介绍了最新的多媒体版权爱护技术－数字水印的概念，在阐述数字水印的分类和特性的基础上，提出了以数字水印为基础的数字作品版权爱护系统，并研究了数字水印系统的处理框架和数字水印算法。最后对数字水印技术进行了展望。关键词数字水印数字产品爱护版权爱护系统 1 引言随着多媒体技术和数字传输的迅猛进展，因特网和CD-ROM上的数字媒体应用正在呈爆炸式的增长。数字信号处理和网络传输技术能够对数字媒体（数字声音、文本、图像和视频）的原版进行无限制的任意编辑、修改、拷贝和散布，造成数字媒体作品的原创者庞大的经济缺失，并对数字媒体的安全权限提出了挑战，促使数字媒体的知识产权爱护和信息安全咨询题日益突出，并已成为数字世界的一个专门重要和紧迫的议题。目前的信息安全技术差不多上以密码学理论为基础的，采纳的传统方法是将文件加密成密文的密钥系统或公钥系统，提升加密、解密系统密级的方法是持续增加密钥的长度。据报道：56 bit长密钥的DES可在20多小时内攻破，因而这种方法在实际中变得越来越不安全[1]。另外这种将文件加密成密文的方法，在将密文解开后就失去了保密意义；加密的密文还容易引起许多好事者的爱好，触发他们主动破译的激情。数字签名技术是一种较新的技术。已用于检验短信息的正式可靠性，尽管数字签名的标准已

数字水印技术：概念、应用及现状

数字水印技术：概念、应用及现状一、引言随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，无论采用传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是控制文件的存取，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统秘密级别的方法变得越来越不安全。另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。二、认识数字水印数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。数字水印技术的基本特性: 1. 鲁棒性(robustness)：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。 2.安全性(security):指隐藏算法有较强的抗攻击能力，即它必须能够承受一定程度的人为攻击，而使隐藏信息不会被破坏。 3.透明性(invisibility):利用人类视觉系统或人类听觉系统属性，经过一系列隐藏处理，使目标数据没有明显的降质现象，而隐藏的数据却无法人为地看见或听见。 ***典型的数字水印系统模型：图 1为水印信号嵌入模型，其功能是完成将水印信号加入原始数据中；图 2为水印信号检测模型，用以判断某一数据中是否含有指定的水印信号。

版权保护与数字水印技术

版权保护与数字水印技术作者：伯晓晨沈林成常文森中国古代印刷术的发明第一次使数字作品的大规模复制成为可能，印刷技术在世界范围内的广泛传播最终导致了现代版权制度的建立。综观版权制度发展的历史，我们可以发现，版权制度与传播技术之间总是存在着微妙的互动关系。一方面，传播技术的革命和传播方式的进步始终是推动版权制度不断发展的重要力量；另一方面，版权制度又对保护和促进传播技术的推广与发展起着不可估量的作用。 ----一个世纪以来，无线电广播、电视、录像等新技术的产生都曾在一定程度上造成过版权保护的困难，但最终都被版权制度所吸收和规范。近年来，数字化技术和Internet的飞速发展，在最大限度地拓宽权利人利益范围的同时，也带来了版权的危机。数字化技术精确、廉价、大规模的复制功能和Internet的全球传播能力都给现有版权制度带来了前所未有的冲击，数字作品的版权保护成为困扰各国政府、法律界、艺术界和计算机科学家的难题。数字技术与Internet的挑战 ----现代版权制度最突出的特点之一是出现了专门的版权保护技术。在版权保护方面，法律与技术之间存在着密切的互补关系，当法律的威慑力不足以制止侵权行为时，技术手段就用来弥补法律的不足。随着多媒体技术特别是声像数据压缩技术的发展，CD音乐、VCD/DVD影碟、电脑动画等数字化产品走进了人们的生活，Internet的迅猛发展更为数字作品的广泛传播创造了条件。相对于其他版权保护对象而言，数字作品有一系列突出特点，这些特点使得它很难得到现有版权制度的保护。 ----1. 低廉的复制代价 ----绘画、雕塑、书法等传统艺术品的复制是一项专业性很强的技术，以至于一些赝品本身也具有相当高的艺术价值。但对于数字作品来说，即使是大批量复制，也不过是举手之劳。一幅辛辛苦苦创作出来的电脑绘画作品，只要成为网页的一部分，在短时间内就会产生成千上万份拷贝，以至于无法分清谁是创作者，谁是复制者。廉价的复制不仅导致了盗版的猖獗，也给追查侵权行为造成了困难。 ----2. 司法鉴定的困难 ----针对纸质文书和传统艺术品的真伪辨别，目前的司法鉴定技术有一套完整的解决方案，如纸张鉴定、笔迹鉴定等。而对于数字作品来说，原作与复制品百分之百相同，在理论上就不存在鉴别的可能。虽然文件本身还会携带诸如修改时间、所有者姓名、读写密码等附加信息，但这些信息很容易被篡改，只能构成一种脆弱的保护。原创者不仅可能“有理讲不清”，而且可能反遭诬告。因此，数字作品侵权的取证工作已经成为知识产权执法过程中的一个棘手问题。 ----3.篡改方便 ----对传统艺术品来说，篡改或引用是非常困难的，很难想像谁能够将达芬奇的油画剪

数字水印的历史及国内外发展现状

数字水印的历史及国内外发展现状一般认为，数字水印起源于古老的水印技术。这里提到的“水印”技术是指传统水印，即印在传统载体上的水印，如纸币上的水印、邮票股票上的水印等，将它们对着光照我们可以看到其中隐藏的图像。这些传统的“水印”用来证明其内容的合法性。大约700年前，纸水印便在意大利的Fabriano镇出现[1]，这些纸水印是通过在纸模中加细线模板制造出来的。纸在存在细线的区域会略微薄一些，这样也会更透明一些。到了18世纪，在欧洲和美国制造的产品中，纸水印已经变得相当的实用了。水印被用作商标，记录纸张的生产日期，显示原始纸片的尺寸。大约也是这个时期，水印开始用于钱和其它文件的防伪措施。纸水印的存在既不影响美感，也不影响纸张的使用。中国是世界上最早发明造纸术的国家，也是最早使用纸币的国家。宋真宗在位时（公元998－1021年），四川民间发明了“交子”[2]。交子正面都有票人的印记，有密码画押，票面金额在使用时填写，可以兑换，也可以流通。可以说交子上的印文既包含水印技术也包含消隐技术。事实上，正是由于纸张水印和消隐技术的特性才真正地启发了在数字环境下水印的首次使用。数字水印的产生最早可追溯到1954年，它的产生源于对数字产品的保护。在1954年，Muzak公司的埃米利.希姆布鲁克(Emil Hembrooke)为带有水印的音乐作品申请了一项专利。在这项专利中，通过间歇性地应用中心频率为1kHz的窄带陷波器，认证码就被插入到音乐中。该频率上能量的缺失表征使用了陷波滤波器，而缺失的持续时间通常被编码为点或长划，此认证码使用了莫尔斯电码。此系统被Muzak公司用到了1984年前后[3]。1961年美国专利局这样描述了该项发明：此发明使对音乐作品进行确证成为可能，从而制定出了一个防止盗版的有效途径，这也可以比作纸币中的水印。从那时起，人们开始发展大量的水印技术并由此展开了各种各样的应用，人们对于嵌入信号的兴趣就这样持续了35年，此期间水印被应用于广告认证和设备控制上。例如，在1979年，Szepanski[4]描述了一种机械探测模式，它可以用在文件上起到防伪效果。九年后Holt等人[5]阐述了一种在音频信号中嵌入认证码的方法。但这时的数字水印只是作为一种版权认证的工具，并没有成为一门科学。直到20世纪90年代初期，数字水印才作为一个研究课题受到了足够的重视。1993年A. Z. Tirkel等所撰写的“Electronic water mark”[6]一文中首次使用了“water mark”这一术语。这一命名标志着数字水印技术作为一门正式研究学科的诞生。后来二词合二为一就成为“watermark”，而现在一般都使用“digital watermarking”一词来表示“数字水印”。现在我们所说的“水印”一般指的都是数字水印。数字水印技术自93年被提出以来，由于其在信息安全和经济上的重要地位，发展较为迅速，世界各国的科研机构、大学和商业集团都积极的参与或投资支持此方面的研究。如美国财政部、美国版权工作组、美国洛斯阿莫斯国家实验室、美国海陆空研究实验室、欧洲电信联盟、德国国家信息技术研究中心、日本NTT信息与通信系统研究中心、麻省理工学院、南加利福尼亚大学、剑桥大学、瑞士洛桑联邦工学院、微软公司、朗讯贝尔实验室等都在进行这方面的研究工作。IBM公司、日立公司、NEC公司、Pioneer电子公司和Sony公司等五家公司还宣布联合研究基于信息隐藏的电子水印。国际学术界陆续发表了许多关于数字水印技术方面的文章，几个有影响的国际会议（例如IEEE，SPIE等）及一些国际权威学术期刊（例如Signal Processing等）相继出版了有关数字水印技术的专题。1996年5月，国际第一届信息隐藏学术讨论会[10](International Information Hiding Workshop, IHW)在英国剑桥牛顿研究所召开，至今该研讨会已举办了五

数字水印技术及其应用(精)

数字水印技术及其应用引言随着计算机通信技术的迅速发展，多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能，然而，这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品内容，出于对利益的考虑，数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权（Intellectual Property Rights）的保护问题。密码学的加解密技术是保护数字产品的一种方法，它能够保护数字产品安全传输，并可作为存取控制和征收费用的手段，但它不能保证数字产品解密后的盗版问题，因此，1995年，人们提出了信息伪装技术，其中，数字水印就是近年来比较热门的数字产权保护技术，下面我们主要谈谈数字水印技术的有关问题。数字水印的定义综合众多学者的定义和分析已有的数字水印方案，现给出数字水印的定义：数字水印是永久镶嵌在其它数据（宿主数据）中具有可鉴别性的数字信号或模式，而且并不影响宿主数据的可用性。作为数字水印技术基本上应当满足下面几个方面的要求：（1）安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当宿主内容发生变法时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；（2）隐蔽性：数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用；（3）稳健性：数字水印必须难以被除去，如果只知道部分数字水印信息，那么试图除去或破坏数字水印将导致严重降质或不可用。同时，数字水印在一般信号处理和几何变换中应具有稳健性；（4）水印容量：嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。 3 数字水印技术的基本原理数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容中，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密（包括公开密钥、私有密钥）体系来加强，在水印的嵌入，提取时采用一种密钥，甚至几种密钥的联合使用。水印的嵌入和提取方法如图1、图2所示：图1 数字水印嵌入过程

数字水印技术研究

数字水印技术研究摘要伴随着计算机网络的发展，信息媒体的数字化为信息的存取提供了巨大的便利，显著提高了信息表达的效率和准确性。但是同时也带了了一些负面影响，一些别有企图的个人和团体在没有得到原作者的同意的情况下复制和传播有版权的数据文件或作品。所提数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证等问题变得日益突出，变成一个急需解决的议题。密码技术是信息安全技术领域的的主要传统技术之一，但是此方法有缺点：一是加密后的文件因不可理解性从而妨碍信息的传播。而是一旦被解密后，文件就不再受保护。所以需要一种代替技术或者是对密码学进行补充的技术，这是，数字水印技术被提出了。数字水印技术是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及数据完整性的新兴技术，原作者的创作信息和个人标致通过数字水印系统以人所不可感知的水印形式嵌入在多媒体中，从而使人们无法从表面上感知水印，只有专用检测器或软件才可以检测出隐藏的数字水印。水印的存在要以不破坏原本数据的欣赏价值、实用价值

1数字水印的特点 (5) 2.2按水印所附载的媒体划分 (7) 2.3按检测过程划分 (8) 2.4按内容划分 (8) 2.5按用途划分 (9) 2.6按水印隐藏的位置划分 (9) 3数字水印的特性 (10) 3.1隐蔽性 (10) 3.2鲁棒性 (10) 3.3抗窜改性 (11) 3.4水印容量 (11) 3.5安全性 (11) 3.6低错误率 (12) 4典型数字水印算法 (12) 4.1空域算法 (12) 4.2PATCHWORK算法 (12) 4.3变换域算法 (13)

4.3.1基于离散余弦变换的数字水印 (14) 4.3.2基于离散小波变换的数字水印 (16) 4.4压缩域算法 (17) 4.5NEC算法 (19) 4.6生理模型算法 (19) 5数字水印应用领域 (20) 5.1数字作品的知识产权保护 (21) 5.2商务交易中的票据防伪 (22) 5.3证件真伪鉴别 (22) 5.4声像数据的隐藏标识和篡改提示 (23) 5.5隐蔽通信及其对抗 (23) 1数字水印的特点作为数字水印技术基本上具有下面几个方面的特点： 1.1安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当原内容发生变化时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；当然数字水印同样对重复添加有很强的抵抗性。

数字水印技术概论

数字水印技术概论【摘要】本文就数字水印科学保护技术展开探讨，通过原理定义论述、领域背景介绍与应用探讨，明晰了技术核心应用价值。对促进数字水印技术的继续深化拓展，发挥对电子信息相关数据产品的可靠安全保护职能，有积极有效的促进作用。【关键词】数字水印;应用;保护 0.前言信息时代，各类信息化数字技术扩充发展，针对丰富数字信息的安全保护需求也日益扩充。基于数字文档可方便快捷的复制、篡改与盗取，因而令其产权保护面临一定困难。同时数字图像具有一定适应性特征，可供用户任意设计更新并为己所用。为此应科学探究一种良好的数据可靠加密保护技术，进而有效应对不良信息篡改、窃取、盗用问题。本文基于这一目标引入水印数字技术探讨，该技术通过印记图形加密有效保护版权信息，形成印记图形同原始保持一致，基于一定标准形成水印图像，进而探究非法复制信息、相关违规产品的不良流通应用。该技术核心特征在于潜入模式，是通过视觉设想推理阐释实效的科学方式。 1.数字水印技术概述 1.1数字水印技术原理内涵数字水印技术是一类进行数据产品安全保护、信息内容科学检测，通过嵌入模式将相关序列代码或用户定义标识引入信息中，并可基于相关算法进行水印提取，进而实施保护信息版权检验的科学技术方式。可有效维护产权人享有的产品版权利益，杜绝非法盗版问题。数字水印技术所保护的对象可以是媒体，数据文档、工具软件、视频音频资料、信息图像等丰富内容，包括生成水印、相关嵌入过程、综合信息测试与提取水印等实践环节。数字水印核心原理在于通过针对宿主进行标识信息嵌入形成水印，令其具备无法感知的良好属性，进而确保信息数据安全性。同时需要遵循相应感知规则，令水印信息具有充分冗余性，即可通过分段数据实现恢复。 1.2数字水印具体类别数字水印基于出发点各异性，令其种类划分各不相同，并体现了一定的联系渗透属性。依据水印特征，可将其划分成健壮与脆弱水印。前者可服务于数字作品资源中进行著作权相应表述，通过水印嵌入可满足综合编辑实践需求。后者则可实现数据完整统一保护，基于对更新信号的敏锐反映性，可依据其水印状况进行数据信息安全程度分析判别。依据水印媒体，可将其分为图像、视频、音频水印、文本与网格水印形式。而基于检测流程，数字水印则包括明文与盲水印等。前者检测进程要利用原始信息，后者则应利用密钥。基于水印不同内容，可将数字水印定义为有意义以及无意义形式。前者即水印自身同时代表数字图像或音频数据编码，而后者则仅仅代表序列号。 1.3数字水印技术服务应用领域数字水印技术基于优质属性、科学原理，在数字化、信息化社会建设与市场经济发展中体现了较大的应用潜能，可在电子商务领域、多媒体技术服务、广播媒介中发挥综合优势。数字水印技术具备良好的版权保护功能，基于来源信息与版权内容嵌入，有效预防不良侵权行为，体现良好安全的版权保护能效，当然其实践应用对数字水印提出了显著的鲁棒性要求。同时，数字水印技术科有效实现

0105114数字水印和数字产品的版权保护(精)

——第6届全国青年管理科学与系统科学学术会议论文集2001年·大连数字水印和数字产品的版权保护* . 孔祥维 (大连理工大学信息学院, 116023) 杨德礼胡祥培 (大连理工大学管理学院, 116023) 摘要全球迅猛发展的Internet网络给世界经济带来了新的商机，数字技术提供了与原作品同样精美的复制品，但同时使得数字媒体的版权保护问题日益突出。本文介绍了最新的多媒体版权保护技术－数字水印的概念，在阐述数字水印的分类和特性的基础上，提出了以数字水印为基础的数字作品版权保护系统，并研究了数字水印系统的处理框架和数字水印算法。最后对数字水印技术进行了展望。关键词数字水印数字产品保护版权保护系统 1 引言随着多媒体技术和数字传输的迅猛发展，因特网和CD-ROM上的数字媒体应用正在呈爆炸式的增长。数字信号处理和网络传输技术可以对数字媒体（数字声音、文本、图像和视频）的原版进行无限制的任意编辑、修改、拷贝和散布，造成数字媒体作品的原创者巨大的经济损失，并对数字媒体的安全权限提出了挑战，促使数字媒体的知识产权保护和信息安全问题日益突出，并已成为数字世界的一个非常重要和紧迫的议题。目前的信息安全技术基本上以密码学理论为基础的，采用的传统方法是将文件加密成密文的密钥系统或公钥系统，提高加密、解密系统密级的方法是不断增加密钥的长度。据报道：56 bit长密钥的DES可在20多小时内攻破，因而这种方法在实际中变得越来越不安全[1]。另外这种将文件加密成密文的方法，在将密文解开后就失去了保密意义；加密的密文还容易引起许多好事者的兴趣，触发他们积极破译的激情。数字签名技术是一种较新的技术。已用于检验短信息的正式可靠性，虽然数字签名的标准已被许多国家采纳，可以通过私有密钥对数字产品进行签名，检测算法可用来检测产品的内容是否符合相应的签名，但因对多媒体中需要大量的签名，因而对多媒体保护的不适用也不方便。由此可见目前的保密方法在当今广泛应用的Internet多媒体信息安全中难以起到全面保障的作用。 *国家自然科学基金重点项目(70031020) 431

数字音频水印技术研究综述

数字音频水印技术研究综述X 王向阳1o,杨红颖1 (1辽宁师范大学计算机与信息技术学院,116029,辽宁省大连市;o中国科学院软件研究所信息安全国家重点实验室,100039,北京市) 摘要:对数字音频水印技术的相关概念和现有各类算法进行了较为系统地描述与分析,并对数字音频水印技术的未来发展方向和前景进行了预测,以期进一步推动我国在此前沿领域的研究工作. 关键词:知识产权保护;数字音频水印;透明性;鲁棒性中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1001_5337(2005)04_0119_06 1前言伴随着网络技术(特别是Internet技术)与多媒体技术的飞速发展,数字信息的传输与利用日益变得频繁与广泛.鉴于数字信息极易被无限制任意编辑、复制与散布,从而导致数字媒体作品的原创者蒙受巨大经济损失,数字作品的知识产权保护已经成为一个迫切需要解决的关键问题.而传统加密技术只能提供小范围保护,且具有安全性不足和流通性较差等弱点.数字水印(Digital Watermarking)作为一种潜在的解决方案受到了广泛关注,并成为国际学术界研究的一个热点[1].所谓数字水印技术,就是将一种特殊标志信息(伪随机序列或可识别图案文字)嵌入到数字媒体中,用以辨识数据的版权、合法使用者,从而认证或控制数据的使用.数字水印的分类方法多种多样.依据应用范围,通常可以把数字水印技术划分为图像水印技术、视频水印技术和音频水印技术. 近几年,对图像水印技术和视频水印技术(尤其是图像水印技术)的研究很多,而对于数字音频水印技术的研究却鲜有报道[2,3],这是由于:￥与图像和视频相比,音频信号在每个时间间隔内采样的点数要少得多,意味着音频信号中可嵌入的信息量要比可视媒体少得多.|人类听觉系统(HAS)要比人类视觉系统(HVS)灵敏得多,听觉上的不可知觉性实现起来要比视觉上困难得多.§数字音频水印对信号的同步有比较高的要求.然而,随着MP3、MPEG、AC-3等新一代压缩标准的广泛应用,对数字音频作品(例如音乐作品等)的知识产权保护显得越来越重要. 为了推动数字音频水印技术研究领域的发展,本文通过系统整理分析相关研究文献,对数字音频水印技术的相关概念、研究现状、未来研究方向进行了综述. 2数字音频水印技术简介 2.1典型数字音频水印系统模型一般说来,完整的数字音频水印系统包括三个基本方面:水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或检测.数字音频水印技术实际上是通过对原始数字音频的分析、水印信息的预处理、嵌入位置的选择、嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术环节进行合理优化,寻求满足透明性、安全可靠性、鲁棒性等诸条件(参见2.2节)约束下的准最优化设计问题.而作为数字音频水印信息的重要组成部分)))密钥,则是每个设计方案的一个重要特色所在.往往可以在水印预处理、嵌入位置选择和调制控制等不同环节入手完成密钥的嵌入. 整个数字音频水印系统[4]的基本框架如图1和图2所示. 图1展示了数字音频水印的嵌入过程.该系统的输入是水印信息W、原始数字音频I和一个可选的私有公有密钥K.其中水印信息可以是任何形式第31卷第4期2005年10月曲阜师范大学学报 Journal of Qufu Normal University Vol.31No.4 Oct.2005 X收稿日期:2005-10-04 基金项目:辽宁省自然科学基金(20032100)和信息安全国家重点实验室开放基金(03-02)资助. 作者简介:王向阳,男,1965-,硕士,教授;主要研究方向:网络信息安全技术、多媒体信息处理技术.

数字水印技术研究

1. 引言 1.1 数字水印技术提出的背景二十一世纪是数字时代，通信技术的迅速发展和计算机网络的普遍运用，使人们可以通过互联网收发信息，可以随时上传自己创作的数字图象、音乐、视频等作品，可以进行学术交流。然而，也正是由于网络的这种便捷性、传播迅速的优点使其很容易被非法拷贝，导致数字产品的版权、完整性、有效性得不到保证，严重损害了创作者的利益。而一些具有特殊意义的数字信息，如涉及司法诉讼、政府机要等信息，更是遭到了不法分子地恶意攻击和随意篡改等，这一系列问题给当今科学家带来了巨大挑战。基于以上类似问题，数字水印技术可以说是信息时代的特有产物，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及保障信息完整性的新型技术，在音频、图像、视频制品中迅速得到广泛的研究和发展。 1.2 数字水印的基本特点数字水印是加在数字图象、音频或视频中的微弱信号，这个信号是人们能够建立产品所有权、辨认购买者或提供数字产品的一些额外信息。具体说来，它们都具有以下共同的特征： 1. 不可感知性对于数字水印的嵌入，应该对观察者没有视觉障碍，理想情况应该是水印图像与原始图像没有丝毫差别。 2. 鲁棒性鲁棒性是指一个数字水印能够承受攻击的能力，一般来说数字水印方法是针对特定的攻击进行设计。 3. 安全性水印技术的安全性是其最重要的特性，由于它的商业性，其算法必须公开，算法的安全性完全取决于密钥，而不对算法进行保密。 4. 计算复杂度不同应用中，对于水印的嵌入算法和提取算法的计算复杂度要求是不同的，复杂度直接与水印系统的实时性相关。 5. 水印容量

水印容量是指载体数据字中可嵌入水印信息位的多少，可以从几兆到几个比特不等。 1.3 数字水印的应用]1[ 数字水印是以不可感知的方式嵌入到数字信息中的，总体来说它有以下应用：数字产品产权保护这是数字水印最广泛的应用，将秘密的数字信号嵌入到有价值的数字文件中，这些数字信号是产权的标识，在不破坏数字文件的情况下不能被盗版者出去，起到了保护产权的作用。 1. 数据库标识有时一些文件中提示数据的标识信息往往比文件本身更重要或者一些音像文件需要将说明注释（如字幕等）与音像本身结合起来，这就可以通过数字水印技术加以解决。 2. 文件内容鉴定水印技术在鉴定数据建立者和鉴别数据内容有着特殊的运用，目的是检测数据是否被修改过或是否经过特殊的处理。 3. 系统升级日常生活中常常涉及到旧装系统升级情况，这可以通过将“增强层”嵌入到所发送的数据中来给传统的信号发射系统升级。 4. 商务交易中的票据防伪随着高质量图像输入输出设备的发展，使得货币、支票以及其他票据的伪造变得更加容易。目前，美国、日本以及荷兰都已开始研究用于票据防伪的数字水印技术。 5. 媒体侦破这一运用的目的是提取对原始信号进行处理过的信息。例如，鉴定方法可以发现一幅图像被篡改过，但无法发现是怎样篡改的。媒体侦破技术就可以指出图像的哪部分被篡改了，指出被插入到原图像中的新对象等等。 1.4 数字水印技术的研究动态随着多媒体技术和因特网技术的迅猛发展，一系列有关产权保护和信息安全的问题等亟待人们解决。数字水印技术便是二十世纪九十年代初出现的为解决这些问题的一门崭新的技术，也是近几十年来国内外专家和学者研究的一大热点。

数字水印技术及其应用

宇飞数字水印技术及其应用介绍单位：成都宇飞信息工程有限责任公司注册地址：成都市科华北路153号宏地大厦8层B座邮编：610041 公司负责人：华建和联系电话：028-******** 139******** 电子邮箱：139016006@https://www.wendangku.net/doc/657647095.html, 公司网址：https://www.wendangku.net/doc/657647095.html,

目录一、数字水印技术简介 ................................................................................................................... - 3 - 1、数字水印技术的特性 (3) 2、数字水印技术的优势 (4) 3、数字水印技术的核心及原理 (4) 二、宇飞数字水印技术的创新和商业应用状况 ........................................................................... - 6 - 1、与国际、国内同类技术研究相比我们的创新： (6) 2、宇飞公司数字水印的技术研究水平与差距 (7) 3、宇飞数字水印技术的商业应用状况 (7) 4、宇飞数字水印技术应用领域及商品化形态： (7) 1）数字水印用于印刷、打印防伪领域 (8) 2）数字水印用于版权保护领域 (15) 3）数字水印用于信息安全领域 (17) 三、公司简介及行业资质 ............................................................................................................. - 21 - 1、公司简介 (21) 2、首席专家简介 (22) 3、申请和获得的专利及标准 (22) 4、相关媒体报道 (23) 5、公司相关资质及荣誉 (24)

数字水印和数字产品的版权保护

数字水印和数字产品的版权保护文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

数字水印和数字产品的版权保护 . 孔祥维 (大连理工大学信息学院, 116023) 杨德礼胡祥培 (大连理工大学管理学院, 116023) 摘要全球迅猛发展的Internet网络给世界经济带来了新的商机，数字技术提供了与原作品同样精美的复制品，但同时使得数字媒体的版权保护问题日益突出。本文介绍了最新的多媒体版权保护技术－数字水印的概念，在阐述数字水印的分类和特性的基础上，提出了以数字水印为基础的数字作品版权保护系统，并研究了数字水印系统的处理框架和数字水印算法。最后对数字水印技术进行了展望。关键词数字水印数字产品保护版权保护系统 1 引言随着多媒体技术和数字传输的迅猛发展，因特网和CD-ROM上的数字媒体应用正在呈爆炸式的增长。数字信号处理和网络传输技术可以对数字媒体（数字声音、文本、图像和视频）的原版进行无限制的任意编辑、修改、拷贝和散布，造成数字媒体作品的原创者巨大的经济损失，并对数字媒体的安全权限提出了挑战，促使数字媒体的知识产权保护和?国家自然科学基金重点项目()

信息安全问题日益突出，并已成为数字世界的一个非常重要和紧迫的议题。目前的信息安全技术基本上以密码学理论为基础的，采用的传统方法是将文件加密成密文的密钥系统或公钥系统，提高加密、解密系统密级的方法是不断增加密钥的长度。据报道：56 bit长密钥的DES可在20多小时内攻破，因而这种方法在实际中变得越来越不安全[1]。另外这种将文件加密成密文的方法，在将密文解开后就失去了保密意义；加密的密文还容易引起许多好事者的兴趣，触发他们积极破译的激情。数字签名技术是一种较新的技术。已用于检验短信息的正式可靠性，虽然数字签名的标准已被许多国家采纳，可以通过私有密钥对数字产品进行签名，检测算法可用来检测产品的内容是否符合相应的签名，但因对多媒体中需要大量的签名，因而对多媒体保护的不适用也不方便。由此可见目前的保密方法在当今广泛应用的Internet多媒体信息安全中难以起到全面保障的作用。数字水印技术是九十年代中期信息安全领域的一个新方向。它是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的水印标记，并使人的感知系统察觉不出来，隐藏的水印标记只有通过专用的检测器才能提取出来的一种最新的多媒体保密技术。数字水印技术源于是在开放的网络环境下保护多媒体版权的新型技术，它可验证数字产品的版权拥有者、识别销售商、购买者或提供关于数字产品内容的其他附加信息，并将这些信息以人眼不可见的形式嵌入在数字图像或视频序列中，用于确认数字产品的所有权和跟踪侵权行为。除此之外，它在证据篡改鉴定，数