数字水印综述
《数字水印技术综述》
姓名余博涵
学号 11114010117 院系信息学院
专业计算机科学与技术
班级 A1111
目录
摘要 -------------------------------------------------------------- I Abstract ---------------------------------------------------------- II
1 引言 ------------------------------------------------------------- 1
2 数字水印的特征 --------------------------------------------------- 2
3 数字水印的分类 --------------------------------------------------- 2
3.1图像水印---------------------------------------------------- 2
3.2音频水印---------------------------------------------------- 3
3.3视频水印---------------------------------------------------- 3
3.4 文本水印---------------------------------------------------- 4
3.5 网格水印---------------------------------------------------- 4
3.6软件水印---------------------------------------------------- 5
4 数字水印的基本框架及评价标准 ------------------------------------- 5
4.1 基本框架---------------------------------------------------- 5
4.2 评价标准---------------------------------------------------- 7
5 数字水印的应用 --------------------------------------------------- 7
5.1 版权保护---------------------------------------------------- 7
5.2 广播监视---------------------------------------------------- 8
5.3 声像数据的隐藏标识------------------------------------------ 8
5.4 隐蔽通信---------------------------------------------------- 8
6 数字水印技术研究展望 --------------------------------------------- 8
7 结论 ------------------------------------------------------------- 9参考文献： -------------------------------------------------------- 11
摘要
数字水印作为一种多媒体信息版权保护和数据安全维护的技术，近年来已成为国内外研究的热点并有着广泛的应用前景。通常数字水印被应用于数字图像、音频、视频以及其他媒体产品上以进行版权保护和验证多媒体数据的完整性，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。
本文首先介绍了数字水印技术的基本特征，然后讨论了数字水印技术的分类，并阐述了数字水印技术的基本框架以及评价标准，最后说明了数字水印技术的应用，以及数字水印技术今后的研究方向和未来的相关展望。
关键词：数字水印；鲁棒性；版权保护
Abstract
Digital watermark, the technology of multimedia information copyright protection and guarding the safety of date, is a topic that has recently gained increasing attention all over the world. The watermark of digital images, audio, video, and other media product s in general has been proposed for resolving copyright ownership and verifying the integrity of content.
This paper has introduced the characteristics of digital watermark techniques firstly, then discussed the current studying situation of digital watermark techniques, and analyzed the basic concepts and evaluation criteria of digital watermark techniques, finally, the application of digital watermark and the possible research direction of digital watermark techniques has pointed out.
Key words:digital watermark; robustness; copyright protection
1 引言
信息媒体的数字化为信息的存取提供了极大的便利性，同时也显著提高了信息表达的效率和准确性。特别是随着计算机网络通讯技术的发展，数据的交换和传输变成了一个相对简单的过程，人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备可以方便、迅速地将数字信息传输到所期望的地方。随之而来的副作用是这些数字形式的数据文件或作品使有恶意的个人和团体有可能在没有得到作品所有者的许可下拷贝和传播有版权的内容，例如，现代盗版者仅需轻点几下鼠标就可以获得与原版一样的复制品，并以此获取暴利；而一些具有特殊意义的信息，如涉及司法诉讼、政府机要等信息，则会遭到恶意攻击和篡改伪造等等。这一系列数字化技术本身的可复制和广泛传播的特性所带来的负面效应，已成为信息产业健康持续发展的一大障碍，目前，数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证问题变得日益突出，且已成为数字世界中一个非常重要和紧迫的议题。
密码技术是信息安全技术领域的主要传统技术之一，它是基于香农信息论及密码学理论的技术，现有的数字内容的保护多采用加密的方法来完成，即首先将多媒体数据文件加密成密文后发布，使得其在传递过程中出现的非法攻击者无法从密文获取机要信息，从而达到版权保护和信息安全的目的。但这并不能完全解决问题：一方面加密后的文件因其不可理解性而妨碍多媒体信息的传播；另一方面多媒体信息经过加密后容易引起攻击者的好奇和注意，并有被破解的可能性，而且当信息被接收并进行解密后，所有加密的文档就与普通文档一样，将不再受到保护，无法幸免于盗版。换言之，密码学只能保护传输中的内容，而内容一旦解密就不再有保护作用了。因此，迫切需要一种替代技术或是对密码学进行补充的技术，它应该甚至在内容被解密后也能够继续保护内容。这样，人们提出了新兴的信息隐藏的概念——数字水印(digital watermarking)。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，创作者的创作信息和个人标志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，人们无法从表面上感知水印，只有专用的检测器或计算机软件才可以检测出隐藏的数字水印。
在多媒体中加入数字水印可以确立版权所有者、认证多媒体来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其它附加信息、确认所有权认证和跟踪侵权行为。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，该技术已经引起工业界的浓厚兴趣，并日益成为国际上非常活跃的研究领域。
2 数字水印的特征
数字水印是将具有特定意义的标记(水印)，利用数字嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，用以证明创作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据。同时，通过对水印的检测和分析，保证数字信息的完整可靠性。一般认为数字水印应具有以下特征：
(1) 安全性
数字水印应该是安全、难以被篡改的。当数字作品发生变化时，数字水印应当也相应发生变化；同时，未经授权的个人不得修改水印，理论上是未经授权的用户不能检测到产品中是否含有水印。
(2) 鲁棒性
当被保护的数据在经过攻击后，嵌入的水印信息仍能保持好的完整性并能以一定的正确概率被检测到。这些可能的攻击包括噪声、滤波、剪切、旋转和编码等。
(3) 不可感知性
数字水印的嵌入不应使得原始作品发生可以感知的变化，也不能使得被保护数据在质量上发生可以感觉到的失真。
(4) 可证明性
在多媒体作品的实际应用过程中可能需要多次加入水印，这时水印系统必须能够允许水印被多次嵌入到被保护的数据，而且每个水印均能独立地被证明。(5) 无歧义性
恢复出的水印或对水印判决结果能够表明版权的惟一，不会发生多重版权纠纷问题。
3 数字水印的分类
根据水印所附载体的不同, 可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印和用于三维网格模型的网格水印及软件水印等。
3.1图像水印
根据水印的嵌入方式不同，图像水印算法主要分为空间域方法和变换域方法。
空间域方法是通过改变图像中某些像素值加入信息，再通过记录提取这些信息来检测水印。常用的LSB 算法有两种：一种是将图像的LSB 用伪随机序列来代替；另一种是在LSB中加入伪随机序列。Wolfgang等人提出，利用线性反馈移位寄存器形成伪随机序列，并按行排列成一些二维数据块加入到图像中。Fleet
则把LSB方法应用于彩色图像。Bender等人提出的Patchwork方法和Nikolaidis等
提出的方法都属于统计方法，即利用图像或水印统计特性进行水印嵌入。Bender 等人还提出了纹理块映射编码方法。Bruyndoncky等人提出了通过改变块均值来
嵌入水印。Hwang等人提出在图像三维比特矩阵中用Hash 函数伪随机产生水印
比特嵌入位置。
变换域方法是先对图像作某种正交变换，然后选择一个频域系数的子集进行改变, 再进行逆变换得到水印图像。Zhao和Koch提出一种DCT域的数字水印算法。Cox等人首先提出了水印应嵌入图像中感知性较强区域的观点。Hsu和Wu把图像进行8* 8DCT 变换，然后将一个二进制作为水印信息放入DCT中频频带。Yuk 等人提出了一种基于矢量量化( VQ) 和DCT 的水印方法，黄继武等人提出了一个
利用块分类的自适应图像水印算法。
3.2音频水印
音频水印利用音频文件的冗余信息和人类听觉系统( human audio system)
的特点来嵌入数字水印。对于一个实用的数字音频水印系统，最主要的评价指标，首先是重建声音信号的质量和水印数据的误码率，其次是水印数据的比特率和所增加的计算量。
目前的音频水印技术主要集中于研究低比特位编码、相位编码、回声隐藏和基于扩展频谱编码等四个方面。低比特位编码音频数字水印的基本思想是首先将水印编码成二进制串，然后用这些二进制串替换每个样本点的最不敏感的比特位。该方法是最简单的水印技术，但对某些信号处理技术比较敏感。在相位编码中，隐藏的数据用相位谱中特定的相位或相位变化来表示。如果音频信号被分解为许多节，水印信息通常只嵌在首节中，并且要满足两个条件：一是每节之间的相位差异需要保存；二是嵌入水印信息的最后一个相位谱应该是光滑的，否则，突然的相位改变会引起听觉上的感知。回声隐藏是通过引入回声的方式嵌入数据，系统的参数包括回声的延时和幅度。将原始信号分段，每一段嵌入一个回声，提取过程则通过计算编码信号倒谱的自相关、搜索其峰值出现的位置来实现。扩展频谱编码技术的基本思想是将隐藏的数据流扩展到尽可能宽的频谱或者是指定的
频段上。
3.3视频水印
相较于数字水印的一般特性，视频水印还有一些特殊的要求：实时处理性、随机检测性、与视频编码标准相结合。
视频水印嵌入方法可分为三种：第一种是将水印信息直接嵌入到编码压缩之前的原始视频图像序列中，然后再对含有水印信息的视频图像进行编码压缩。这种方法可以利用静止图像的水印嵌入算法，但过程比较复杂，而且在压缩中水印
信息有可能遭到破坏。第二种是在编码压缩时嵌入水印，这种方法过程比较简单，但水印的嵌入和提取算法需要修改编码器和解码器。第三种是在压缩域中嵌入水印，即将水印信息嵌入到编码压缩后的码流上，这种方法不需要完全解码和再编码过程，因此计算量小，实时性好。
3.4 文本水印
文本水印算法的基本思想是通过轻微改变字符间距、行间距或增加、删除字符特征等方法来嵌入水印( 如底纹线) ，但它无法抵御攻击。攻击者可通过对字符间距、行间距进行随机处理来破坏水印。
文档中若不存在可插入标记的可辩认空间( perceptual headroom)，则不能被插入水印。对于诸如PostScript、PDF、WPS、WORD 等类型的文档。可以将一个水印嵌入版面布局信息( 如字间距或行间距) 或格式化编排中。对于英文，一个文本文件一般由单词、行和段落等有规律的结构组合而成，对其作一些细微的改动不会影响到整个文本。因此，Brassil和Low等人提出了几种不同的PostScript 格式文本中嵌入水印的方法。如行移编码通过将文本的某一整行垂直移动插入标记，当一行被上移或下移时，不动的相邻行被看作是解码的参考位置；字移编码通过将文本的某一行中的一个单词水平移位插入标记，不动的相邻单词被看作是解码过程中的参考位置；特征编码通过改变某个单个字母的某一特殊特征来插入标记。
3.5 网格水印
网格空间的利用率是评价网格水印的一个重要参数，而空间利用率和稳健性之间通常会存在矛盾，因此也要协调好空间利用率和稳健性之间的关系。
空域3D 网格水印嵌入算法直接在原始网格中通过调整网格几何、拓扑和其他属性的参数嵌入水印。最具代表性的算法是Ohbuchi等人提出的三角形相似四元组( Triangle Similarity Quadruple，TSQ) 算法、四面体体积比( Tetrahedron Volume Ratio，TVR) 算法。另外还有剥离的三角形条带符号序列( Triangle Strip Peeling Symbol Sequenc，TSPS) 嵌入算法，基于形状属性调整的水印算法和网格密度模式( Mesh Density Pattern，MDP) 嵌入算法。Yeung等人首次提出了一种用于对象验证的脆弱网格水印算法，用于验证3D多边形网格的修改是否经过授权。德国Fraunhofer计算机图形研究所的Benedens提出了调整网格曲面法向矢量分布的隐秘水印算法，随后又提出了两种多边形网格的公开水印算法：顶点束算法和三角形束算法。Mohsen等人提出把水印信号嵌入到用球面坐标表示的三维模型的顶点位置的新方法。
频域3D网格水印嵌入算法通过在变换和反变换过程中修改变换域系数来嵌
入水印有较好的稳健性。
3.6软件水印
所谓的软件水印就是把程序的版权信息和用户身份信息嵌入到程序中。根据水印的嵌入位置，软件水印可以分为代码水印和数据水印。代码水印隐藏在程序的指令部分中，而数据水印则隐藏在包括头文件、字符串和调试信息等数据中。根据水印被加载的时刻，软件水印可分为静态水印和动态水印。静态水印存储在可执行程序代码中，动态水印保存在程序的执行状态中。静态水印又可分为静态数据水印和静态代码水印。动态水印主要有3 类：Easter Egg水印、数据结构水印和执行状态水印。
现有的软件水印算法有：Cllberg和Thomborson提出的一种动态图水印技术，即把软件水印隐藏在程序动态建立的图结构拓扑中。
4 数字水印的基本框架及评价标准
4.1 基本框架
一个数字水印方案一般包括三个基本方面：水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或检测。数字水印技术实际上是通过对水印载体媒质的分析、嵌入信息的预处理、信息嵌入点的选择、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，寻求满足不可感知性、安全可靠性、稳健性等诸条件约束下的准最优化设计问题。而作为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。往往可以在信息预处理、嵌入点的选择和调制控制等不同环节入手完成密钥的嵌入。
数字水印一般过程基本框架示意图如图4-1和图4-2所示。
图4-1水印嵌入的一般过程基本框架
图4-1展示了水印的嵌入过程。该系统的输入是水印信息W、原始载体数据I和一个可选的私钥/公钥K。其中水印信息可以是任何形式的数据，如随机序列或伪随机序列；字符或栅格；二值图像、灰度图像或彩色图像等等。水印生成算
法G 应保证水印的唯一性、有效性、不可逆性等属性。水印信息W 可由伪随机数发生器生成，另外基于混沌的水印生成方法也具有很好的保密特性。密钥K 可用来加强安全性，以避免未授权的恢复和修复水印。所有的实用系统必须使用一个密钥，有的甚至使用几个密钥的组合。
水印的嵌入算法很多，从总的来看可以分为空间域算法和变换域算法。具体算法我将在后面详细介绍。由图4-1可以定义水印嵌入过程的通用公式：
),,(K W I E I W = （1）
其中W I 表示嵌入水印后的数据（即水印载体数据），I 表示原始载体数据，W 表示水印集合，K 表示密钥集合。这里密钥K 是可选项，一般用于水印信号的再生。
图4-2 水印检测的一般过程基本框架
图4-2是水印的检测过程。由图4-2可以定义水印检测过程的通用公式为 ① 有原始载体数据I 时：
),,(?K I I D W W
= （2） ② 有原始水印W 时：
),,(K W I D W W = （3）
③ 没有原始信息时：
),(K I D W W = （4）
检测水印的手段可以分为两种：一是在有原始信息的情况下，可以做嵌入信号的提取或相关性验证；二是在没有原始信息情况下，必须对嵌入信息做全搜索或分布假设检验等。如果信号为随机信号或伪随机信号，证明检测信号是水印信号的方法一般就是做相似度检验。水印相似度检验的通用公式为：
W W W
W Sim ** = 或 W W W W W W Sim ***= （5） 其中W
表示估计水印，W 表示原始水印，Sim 表示不同信号的相似度。
4.2 评价标准
数字水印算法的评价标准主要有以下三种：
(1) 容量
数字水印系统中的容量是指当存在攻击时一幅数字作品所能加载的最大信息量。容量越大，所含版权信息越多，不可见性会随之下降。
(2) 保真度
保真度是衡量数字作品在处理前后相似性的度量，即含水印作品和原始作品是不可区分的。目前使用的评价准则有信噪比S N R、峰值信噪比P S N R 和均方差M S E等。其中M S E 最简单，但在实际应用中会对图像的感知质量进行低估或高估；S N R 和P S N R 是最通用的评价指标，其从一定程度上反映了作品处理前后的变化情况。
(3) 鲁棒性
鲁棒性是指水印算法在经过有意或无意的攻击后，仍能够检测到水印的能力。水印算法的鲁棒性可以用归一化相关N C 和误码率B E R 来度量。N C 主要用来判断提取的水印与嵌入的水印是否一致，NC 值越大越好；BER 是指错误解码占所有信息的比率，BER 值越小越好。总之，在统一了评估标准以后，水印算法的作者只需提供一份测试结果列表，其他研究者就能对算法的性能产生较为全面的认识，有利于对算法的深入研究及推广。
5 数字水印的应用
数字水印技术的出现和发展都有着它深刻的历史背景。但如同其它许多技术的发展一样，当一种技术发展到一定阶段，必将在其它领域找到它的应用。接下来我们给出了几个典型的数字水印应用实例，并分析了这些具体应用环境对数字水印技术的要求。
5.1 版权保护
在网络时代，数字作品的销售过程给盗版或篡改提供了可乘之机，版权保护越显重要。作品的所有者可用密钥产生水印，并将其嵌入到原始数据，然后公开发布其作品。当该作品出现版权纠纷时，所有者可从被盗版作品中获取水印来作为保护其合法权益的依据。版权保护是数字水印应用的一个很大的方面，可以将其细分为以下三类：
（1) 所有者鉴别
水印以不可见方式嵌入到数字作品中，且与包含水印的内容密不可分，因此水印可能比文本标记更适合于所有者鉴别。这类应用主要通过检测器来提取水印
信息，以判断作品的所有者。
（2) 所有权验证
这种应用针对的是未经授权的去除以及嵌入，即攻击者可能在其盗版的作品中再嵌入他自己的水印信息而引起版权纠纷。这类应用要求水印是不可去除的，而且攻击者不能在含水印的作品中再嵌入另外的信息。
（3) 操作跟踪
作品所有者在其发行的每个作品拷贝中嵌入不同的水印，通常称之为“数字指纹”，该水印可根据用户的序列号和相关的信息生成，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。这种应用要求水印易于提取，且要有很高的鲁棒性。
5.2 广播监视
在我国，广播电视具有不可替代的作用，然而近年来一些邪教组织多次在有线电视网上非法插入反动或黄色节目，破坏合法节目的正常播出，直接威胁国家的安定。将数字水印技术应用于节目检测系统，就是一个行之有效的方法。这种方法在人无感知的情况下，将水印通过特定的算法嵌入到节目中，在播放终端播出前，提取水印信息进行验证，并去掉水印，以确保源内容还原播出。全过程由计算机自动控制，效率高，实时性好，安全可靠。
5.3 声像数据的隐藏标识
数据的标识信息往往比数据本身更具有保密价值，如卫星图像的拍摄日期。没有标识信息的数据有时甚至无法使用，但直接将这些信息标记在原文件上又很危险，数字水印技术提供了一种隐藏标识的方法。标识信息在原文件上是看不到的，只有通过特殊的阅读程序才可以读取。
5.4 隐蔽通信
数字水印利用声像信号相对于人的视觉、听觉冗余，可以进行各种信息隐藏，从而实现隐蔽通信。基于水印技术的隐蔽通信较之用密码加密的方法进行保密通信的最大的优点是，除通信双方以外的任何第三方都不知道秘密通信，这使得加密机制从“看不懂”变为“看不见”，不会成为好事者的攻击目标。
6 数字水印技术研究展望
目前人们已经提出了许多数字水印的算法，但由于并未形成一个数字水印的标准，也没有形成一套数字水印的协议，而且许多算法也需要进一步的改进。在
数字水印技术研究方面，也存在着很多尚待解决的问题，未来数据水印的主要研究方向有：
（1）抗几何攻击的稳健水印算法研究
在水印的盲检测中，水印抵抗几何/时间变攻击一直是一个困难问题。目前国内外学术界虽然己经提出了许多不同的方法并取得了一定进步，但重大突破还没有出现。
（2）内容可恢复的半易损水印研究
如何使半易损水印算法能更好地区分善意的图像处理和恶意的局部内容篡改，甚至对图像局部内容的恶意篡改更准确定位，获取容失真的原因和具体的篡改方式，使遭受较大面积篡改的图像可以进行近似重建包括无损信息隐藏，是一个很值得进一步研究的有意义的方向。
（3）人类视觉系统感知模型的深入研究
虽然许多学者研究了各种人类视觉系统感知模型的使用，但是关于如何在保真度和鲁棒性限制下最优嵌入水印的成果却相对少；如何建立一个更准确的人类感觉模型(HVS /HAS)值得研究。
（4）非对称水印技术的研究
和密码学中的非对称密码相似，我们希望构造一水印，对于任何人来说，都能轻易地进行水印检测，而只有掌握密钥的人才能嵌入抹去水印。目前, 真正满足这种要求的实用水印方案尚未见报道。
（5）水印技术的应用和印刷水印的检测研究
结合已有研究成果，将水印算法应于实际生活与生产中的研究。进一步研究抗打印、扫描、印刷等攻击的水印，实现对印刷水印检测的技术，则是更深入和更富有挑战性的研究课题。
此外，结合光电技术，研究基于光学原理或光电结合的信息加密和信息隐藏新技术，也是值得今后研究的方向。
7 结论
尽管在过去的几年中数字水印技术得到了迅速的发展，出现了许多有效的水印方案，就总体而言，它还处于不断发展的过程中，还有许多问题需要解决。我们认为，今后数字水印技术可能会在以下几个方面得到更好的发展：新的水印方案能够抵抗各种各样的攻击；对数字水印算法的性能评价需要有更标准的方法，可以预见数字水印技术将成为多媒体安全领域的技术基础。
数字版权保护技术作为版权保护和安全认证的有力工具,具有极大的商业潜能，特别是在网络技术和应用迅速发展的今天，数字版权保护技术的研究更具现实意义。目前数字版权保护技术还是一个尚未完善的学科，对这一技术的许多重
要性及应用目标仍是模糊的。但伴随着一些先进信号处理技术和密码设计思想的引入和许多不同背景的研究者的加入。我们有理由相信数字版权保护技术必然日趋成熟且得到更加广泛的应用。数字版权保护技术作为数据安全领域中的新生事物，具有很高的技术含量和很强的生命力，将使多媒体的版权保护得到有力保证。
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数字水印技术综述
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。
LSB数字水印算法
一．数字水印 数字水印技术 数字水印技术(Digital Watermark):技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。目前主要有两类数字水印,一类是空间数字水印,另一类是频率数字水印。空间数字水印的典型代表是最低有效位(LSB)算法,其原理是通过修改表示数字图像的颜色或颜色分量的位平面,调整数字图像中感知不重要的像素 来表达水印的信息,以达到嵌入水印的目的。频率数字水印的典型代表是扩展频谱算法,其原理是通过时频分析,根据扩展频谱特性,在数字图像的频 率域上选择那些对视觉最敏感的部分,使修改后的系数隐含数字水印的信息。 可视密码技术 二．可视密码技术:可视密码技术是Naor和Shamir于1994年首次提出 的,其主要特点是恢复秘密图像时不需要任何复杂的密码学计算,而是以人的视觉即可将秘密图像辨别出来。其做法是产生n张不具有任何意义的胶片,任取其中t张胶片叠合在一起即可还原出隐藏在其中的秘密信息。其后,人们又对该方案进行了改进和发展。主要的改进办法办法有：使产生的n张胶片都有一定的意义,这样做更具有迷惑性;改进了相关集合的造方法;将针对黑白图像的可视秘密共享扩展到基于灰度和彩色图像的可视秘密共享。 三． 数字水印（Digital Watermark或称Steganography）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。 数字水印技术源于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
基于DCT图像数字水印技术研究的开题报告
毕业设计开题报告 基于DCT的图像数字水印技术的研究
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：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。
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。
基于小波变换的数字水印算法研究
目录 摘要 (Ⅲ) Abstract (Ⅴ) 第1章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2本文研究的目的及意义 (2) 1.3数字水印技术的国内外研究现状 (2) 第2章数字水印理论基础 (5) 2.1 数字水印的基本概念 (5) 2.2 数字水印的基本特征 (5) 2.3 数字水印的基本原理 (5) 2.4 数字水印的分类 (8) 2.5 数字水印典型算法（针对图像领域） (10) 2.6 数字水印的鲁棒性问题和攻击行为 (12) 2.7 数字水印应用领域 (13) 第3章小波分析理论基础 (17) 3.1小波分析的发展历程 (17) 3.2小波函数与小波变换 (18) 3.3离散小波变换 (20) 3.4 多分辨率分析 (22) 3.5实验环境：可实现数字水印技术的高效实用工具——Matlab (24) 第4章基于小波变换的数字水印算法 (25) 4.1算法描述 (25) 4.2实验结果及分析 (28) 4.3 本章小结 (36) 参考文献 (37) 致谢 (39) 附录 (41)
基于小波变换的数字水印算法研究 摘要 数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一个在开放的网络环境下，保护版权和认证来源及完整性的新型技术。 本文针对基于小波变换的数字水印技术，提出了一种基于小波域的二值图像水印算法。该算法选择了检测结果直观、有特殊意义的二值图像作为原始水印，并在嵌入之前进行图像置乱预处理，以提高安全性和隐蔽性，兼顾了水印的不可见性和鲁棒性，利用多分辨率分析思想进行水印的嵌入与提取。通过大量的仿真实验，证明本文算法在保证水印不可见性的同时，对常见的图像处理如JPEG压缩、噪声、滤波、剪切等，均有较好的鲁棒性。 关键词：数字水印，小波变换，鲁棒性，不可见性，JPEG压缩
基于变换域的数字水印算法【文献综述】
毕业设计文献综述 电子信息科学与技术 基于变换域的数字水印算法 摘要：数字水印提出的主要目的是为了对数字作品的版权保护。本文介绍了数字水印的背景以及阐述了数字水印技术的基本原理。数字水印主要分为空间域和频域两大类，这里主要分析了目前在频域中比较流行的水印算法。同时，对数字水印发展进行展望。 关键字：数字水印；版权保护；水印算法；频域； 1.背景 随着Internet的迅猛发展，通信技术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、上传数字图象、听音乐等等。然而，也正是因为网络的这种便捷性、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。 为了解决上述各类问题，提出了数字水印技术[1]。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。目前，数字水印在音频、视频、图像等的应用迅速得到广泛的研究和发展。 数字水印技术的研究现状主要分为两大类：空间域数字水印和频域数字水印。最初提出的数字水印嵌入方法是在空间域上实现的。1995年，Btuyndoncky等提出了一个基于空域分块的方法，通过改变均值来嵌入水印。1996年，Patchwork等人提出了一种算法（Patchwork算法），该算法随机选取图像的N对像素点，通过增加其中一个点的亮度值而相应降低另一个点的亮度来隐藏信息。1998年，Darmstaedter等人提出了一种新的空域水印算法，该算法是基于图像的8×8块的空间域分解进行的。 频域数字水印按频域法大体分为三类：DFT域、DCT域和DWT域[2-3-4]。 Pun和Ruanaidh利用傅立叶域对全局性的旋转，平移和缩放变换具有不变性的特点，将水印嵌入到傅立叶域来达到对这些攻击的鲁棒性。 1999年，Wu和Hsu等人提出了基于可视化模型的算法，该算法具有很强的鲁棒性。2000年，易开样、黄继武等人还提出了一种DCT域数字水印算法：首先把图像分成8×8的不重叠像素块，经过分块DCT变换后，得到有DCT系数组成的频率块，然后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DCT系数中。2004年，王向阳等提出了一种DCT域自适应彩色图像二维数字水印算法，将灰度图像嵌入到原始彩色图像中。其实，很多国内外研究人员提出的其他DCT域
数字水印技术概论
数字水印技术概论 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 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盗版跟踪，通过在合法拷贝中嵌入相应数字指纹信息，进行非法拷贝检测，可通过指纹信息恢复明确操作源头，进而有效抵御盗版侵权行为。通过数字水印应用可进行图像认证，实施数据信息变更测试，利用水印满足认证需求。对于各类较易篡改伪造的机打票据，可应用数字水印技术进行防伪跟踪，针对打印机图像输出，将其可识别序列号加入，进而形成良好的防伪跟踪处理。数字水印技术还可实现优质拷贝保护应用，可引入DVD系统，基于拷贝信息明确相关水印数据是否应进行重复播放或实施拷贝。
基于MATLAB的数字水印算法实现
数字水印作为一门新的学科, 自 1993 年 Tirkel 等人正式提出到现在十几年里, 国内外对数字水印的研究都引起了极大的关注, 从最初的版权保护, 已扩展到多媒体技术, 广播监听, in-ternet 等多个领域。数字水印是永久镶嵌在其他数据( 主要指宿主数据) 中具有可鉴别性的数字信号或数字模式, 其存在不能影响宿主数据的正常使用。为了使数字水印技术达到一定的设计要求, 当前水印数据一般应具备不可感知性(imperceptible) 、鲁棒性(Robust) 、可证明性、自恢复性和安全保密性等特点。在数字水印技术中, 水印的数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾。理想的水印算法应该既能隐藏大量数据, 又可以抗各种信道噪声和信号变形。然而在实际中, 这两个指标往往不能同时实现, 实际应用往往只偏重其中的一个方面。如果是为了隐蔽通信, 数据量显然是最重要的, 由于通信方式极为隐蔽, 遭遇敌方篡改攻击的可能性很小, 因而对鲁棒性要求较为不高。但对保证数据安全来说, 情况恰恰相反, 各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险, 对鲁棒性的要求很高, 而对隐藏数据量的要求则居于次要地位。典型的数字水印系统至少包含两个组成部分- - 水印嵌入单元和水印检测与提取单元。将水印信息进行预处理后加入到载体中, 称为嵌入。从水印化数据中提取出水印信息或者检测水印信息的存在性称为水印的提取和检测。数字水印算法主要
是指水印的嵌入算法, 而提取算法往往被看成是嵌入算法的逆变换。 当前典型的嵌入算法主要被分为空间域水印算法和变换域水印算法。DCT 变换域算法是数字水印算法的典型代表, 也是数字水印中较为常用的一种稳健的算法。其算法思想是选择二值化灰度图像作为水印信息, 根据水印图像的二值性来选择不同的嵌入系数, 并将载体图像 ( 原始图像) 进行 8×8 的分块, 再将灰度载体图像( 原始图像) 进行 DCT变换。然后, 将数字水印信息的灰度值直接植入到载体灰度图像的 DCT 变换域中, 实现水印的嵌入。而后, 将嵌入了水印信息灰度图像进行 IDCT( 逆离散的余弦变换) 变换, 得到含有了嵌入水印信息的图像, 嵌入过程完毕。水印的提取、检测过程为嵌入过程的逆过程, 其方法和嵌入方法有所雷同不再进行介绍。 下面以 MATLAB 为工具, 给出一个在频域嵌入和提取黑白二值水印图像的实现过程。(1) 水印图像的预处理: 将水印信息图像进行灰度处理, 然后再将转换后的图像进行二值转换。而这些都是为了提高水印信息的安全性对图像所做的处理。(2) 读取原始公开图像(大小为 256×256) 和黑白水印图像(大小为 32×32, 模式为灰度) 到二维数组 I 和 J。(3) 将原始公开图像I 分割为互不覆盖的图像块, 每块大小为 8×8, 共分为 32×32 块。然后对分割后的每个小块Block- dct(x,y) 进行 DCT 变换, 得到变换后的小块 Block-dct(x, y)。(4) 取黑白水印图像中的一个元素 J(p, q) , 通过嵌入算法嵌入到原始公开图像块的中频系数中。(5) 对嵌入水印信息后的图像块Block- dct (x, y) 进行逆DCT 变换, 得到图像块 Block(x′, y′)。
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
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
基于DCT的数字水印算法 阅读报告
《基于DCT的数字水印研究》 阅读报告 课程名称计算机视觉 姓名廖杰 学号M201372880 专业计算机技术 任课教师王天江 所在学院计算机科学与技术学院 报告提交日期2014-01-13
一．概要 提出了一种基于DCT变换的图像数字水印算法,重点解决了水印嵌入过程中不可见性和鲁棒性折衷问题。首先对原始图像进行分块并对各子块做DCT变换,接着将经过Torus置乱的水印图像嵌入到各子块的中频DCT系数中,通过选择适当的嵌入强度,可以得到较好的不可见性和鲁棒性。 二．概念综述 2.1 数字水印技术 数字水印技术(Digital Watermarking)是一种信息隐藏技术,它的基本思想是在数字图像、音频和视频等数字产品中嵌入秘密信息,以便保护数字产品的版权、证明产品的真实可靠性、跟踪盗版行为或者提供产品的附加信息。其中的秘密信息可以是版权标志、用户序列号或者是产品相关信息。一般,它需要经过适当变换再嵌入到数字产品中,通常称变换后的秘密信息为数字水印(Digital Watermarking)。数字水印的嵌入不应影响原有数据内容的价值和使用,通常是不可见的或不能被人的感知系统察觉,且不会被常规处理操作去除。 2.2 数字水印系统的基本框架 一个典型的水印系统由嵌入器和检测器组成。嵌入器至少具有两个输入量:一个是原始信息,它通过适当变换后作为待嵌入的水印信号;另一个就是要在其中嵌入水印的载体作品。水印嵌入器的输出结果为含水印的载体作品,通常用于传输和转录。之后这件作品或另一件未经过这个嵌入器的作品可作为水印检测器的输出量。大多数检测器试图尽可能地判断出水印存在与否,若存在,则输出为所嵌入的水印信号。下图给出了数字水印处理系统基本框架的详细示意图。它可以定义为九元体(M,X,W,K,G,Em,At,D.Ex),分别定义如下: 1、M代表所有可能原始信息的集合。 2、X代表所要保护的数字产品x(或称为作品)的集合,即内容。 3、W代表所有可能水印信号w的集合。 4、K代表水印密钥k的集合。 5、G代表利用原始信息m、密钥K和原始数字产品x共同生成水印的算法,即 G:M*X*K->W,w=G(m,x,K)
数字水印算法介绍
数字水印算法列举 湖南科技大学计算机科学与工程学院 ①基于LSB 的数字水印方案（空间域、不可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤： （1）先把水印信息转化为二进制比特流I。 （2）根据I的长度生成密钥K，并且严格保存。密钥K是对图像载体像素位置的一个映射。 （3）把I中的每一位依次根据密钥K，置换掉原始载体图像中相应位置的像素最后一位。提取步骤： （1）根据严格保存的密钥K遍历嵌入了水印的图像中的相应像素，提取出最后一位。 （2）将提取出来的每一位重新组合成水印信息。 ②基于差分扩展的数字水印方案（变换域、可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤： （1）将图像M分成像素点对（x，y），将水印信息转化为二进制比特流,比特流的每一位用m 表示。 （2）根据水印信息比特流的长度随机生成信息的嵌入位置k作为密钥信息严格保存。（3）对图像M计算均值l和差值h：?????-=+=y x h y x floor l 2(（floor表示向下取整） （4）将水印比特信息m以差值扩展的方法嵌入到差值h中：m h h +?='2（5）将得到的h '代入（3）中，得到新的图像像素对，形成嵌入秘密信息后的图像C。提取步骤： （1）将图像C分成像素点对（x，y），读入密钥信息K。 （2）将图像C依旧按照嵌入步骤中的（3）式计算均值l和差值h。 （3）根据密钥k找到相应位置，提取差值h的最后一位比特信息m，再将差值h进行变换得到1>>='h h 。 （4）将提取到的比特信息m进行组合可以恢复水印信息，将得到的h '代入嵌入步骤的（3）中计算新的图像像素对可以恢复原始图像载体M。 ③基于直方图修改的数字水印算法（空间域、可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤：（1）找到直方图的零点z和峰值点p，将z v p <<的像素值v自加1。 （2）漂移后的直方图v=p处即为嵌入水印的位置，将水印信息转化为二进制流并记为k，按顺序嵌入，即k v v +='；（3）得到的由像素值v '组成的图像就是嵌入秘密信息后的图像。同时p、z以密钥的形式保存。 提取步骤： （1）读取密钥，得到p、z的值。 （2）遍历图像的每个像素，当像素v=p时，提取信息0并保持数据不变；当v=p+1时，提取信息1并将数据减1。 （3）当v