基于小波变换的数字水印技术的

一、国内外研究的现状

数字水印的思想源于古老的隐写术,数字水印技术是一门信息安全技术属于隐写术的范畴,是学的一个分支.20世纪90年代,VanSehyndel在ICIP-94会议上发表了第一篇被认为是具有历史价值的关于数字水印的文章,这是一篇阐明了关于水印的重要概念的题为“Adigitalwatermark”的文章.自此之后,数字水印技术才真正步入研究阶段.

国内学术界研究数字水印技术的很多,先后已有中科院、清华大学、浙江大学、中山大学、国防科大、哈工大、电子科大、北京电子技术应用研究所等一批有实力的科研机构投入到这一领域.为促进数字水印以及其他信息隐藏技术的研究和应用,我国于1999年12月召开了第一届信息隐藏学术研讨会.除了大学和工业界的研究外,以开发实用的数字水印技术为目标而开展的研究活动得到了欧洲共同体资助.TALIAN打算用一个保护数字产品的标准版权机制来提供欧洲联合怎么写作,使其避免大规模的商业盗版和非法拷贝,期望得到一个通过数字标记和数字水印来保护视频序列的系统.

数字水印技术横跨计算机、生理学、学、代数学等多个学科,涉及到图像处理技术、多媒体技术、计算机编程、通信理论、编码理论等多种技术,使得数字水印技术的研究十分复杂.虽然数字水印技术得到较快的发展和较好的完善,但此技术并未完全成熟和普遍推广,仍有许多亟待解决的问题,数字水印技术的理论基础仍然很弱,目前大多系统的设计只是探索性的.无论数字水印技术的发展历程成功与否,它都值得我们去关注,尽管这个问题至今仍不明朗.数字水印技术仍在发展,但针对水印的攻击技术也在发展,在现实中,切实全面的系统设计对于成功的应用是至关重要的.

二、背景及意义

随着因特网技术、计算机多媒体技术的迅速发展,人们可以方便存储、交换和处理视频、音频、图像和文本等多媒体信息.同时,也引发了多媒体信息的传输安全和数字产品的版权问题,为解决此类问题,提出了数据置乱、数字信息隐藏、数字信息分存、加密、数字水印等技术,其中人们最为关注的是数字水印技术.利用多媒体数据的冗余性,数字水印技术将某些信号作为随机噪声嵌入到多媒体数据中,只有在密钥的控制下通过一定的提取方法,方能将嵌入的信号进行提取和还原.实际应用中,在不影响宿主媒体主观质量及使用价值的基础上,将与多媒体内容相关或不相关的一些标识信息直接嵌入到多媒体内容中,且不容易被人的知觉系统觉察或注意.从而实现隐藏存储、传输、标注、版权保护、身份识别等功能.数字水印技术有两个方面的作用,第一,证明作者对作品的所有权.第二通过监测和分析数字产品中所提取的水印,动态跟踪数字产品来保证数字作品的可靠性和完整性.

总之,数字产品的版权保护问题和数字信息的传输安全问题是数字化时代人们亟待解决的问题,解决此类问题最有效、最具潜力的技术就是数字水印技术,数字水印是信息隐藏技术研究中的重要发展方向.随着数字水印技术研究的深入,以及人们对数字水印作用的认识,不久的将来,数字水印技术必将广泛应用于Inter网络视频、音频、数字视频点播系统、卫星数字视频传输、数字图书馆、数字知识产权保护、电子商务、数字新闻电视广播、DVD版权保护、加密和安全通信、现代文化艺术和文化遗产的继承、军事命令的网络发布、军事地图和军事机密的网络传输等领域.

三、概念和特点

数字水印技术是一种信息隐藏技术,其基本思想是通过一定的算法将一些标志性的信息如数字、序列号、文字、图像等版权信息嵌入到多媒体内容中,以起到产品标志验证、数据的真伪鉴别和版权保护等作用.嵌入的水印可以是随机序列、文字、标识、序列号等.一般来说,水印嵌入到数字产品之前需要经过适当的变换,我们称变换后的信息为数字水印.

三、基本特性

因用途的不同对数字水印有不同的要求.因此,数字水印应该具有以下特征：

（1）鲁棒性（Robustness）：可理解为强健性、坚固性、强壮性或稳健性.数字水印的鲁棒性指在经过多种有意或无意的信号处理时嵌入不能轻易去掉、能准确识别的完整性信息.比如信道噪声、传输、过滤、重新采样、D/A和A/D转换、剪切、尺度变化以及有损压缩等.当他人故意运用不正当手段消除或修改嵌入的水印信息时,将引起水印信息的明显变化,从而提醒合法的所有者及使用者,达到保护水印信息.不同的数字水印用途对鲁棒性的要求不仅相同,通常情况下能抵抗普通的图像处理.如果作为版权保护的数字水印则必须有更强的鲁棒性,才能够抵抗外来的恶意攻击.

（2）隐蔽性（Imperceptibility）：可理解为难以觉察,感觉不到.隐蔽性是说多媒体产品中嵌入数字水印而不引起明显的视觉效果变化,对鲁棒和易损的不可见水印来说是一个基本的要求.信号处理的视角下,水印的隐蔽性和鲁棒性是相互矛盾的一对特性要求,隐蔽性好了鲁棒性就差,隐蔽性弱了鲁棒性就强.所以要综合考虑,在两者之间进行折.虽然达到这种要求比较困难,但仍可以实现.所谓的不可感知并不是绝对的感觉不到,因为人类的感觉器官是相对而言的并不是特别精密的系统,我们就认为感觉器官所感受不到的细微变化是不可感知的.当两方面需同时兼顾时,只要在保证“相对”隐蔽的情况下尽量提高水印的鲁棒性即可.

（3）安全性（Security）：安全性指即使改变文件得格式水印数据也不应丢失,移栽性良好,水印信息不是隐藏于文件中而是数据中.

（4）可检测性（Detectability）：可检测性指数字水印信息是可检测或提取的,如果数字水印不具备可检测或提取性,那么数字水印技术也就失去了自身的意义.数字产品中的数字水印信息是确认版权归属问题上的重要依据.

（5）无歧义性（Unambiguity）：无歧义性指检测或提取出的水印信息一定不发生多重所有权的现象,能强有力的证明所有权的归属.水印中嵌入相关的信息(如产品标志、注册时用户代码或有意义的文字等)来保护对象,在必要的时候能够提取出来此类信息,用以证明产品是否被非法拷贝盗用,鉴定产品是否得到保护,并能够跟踪被保护产品数据的传播等.日前,社会上已出现很多算法,使得攻击者有可能破坏产品中的水印信息而复制出原始图像,这就导致产品持有者不能拿出有效证据来证明自己的所有权.所以,好的水印算法能够提供无异议且完整的版权证明.

（6）通用性（Generality）：通用性在某种程度上意味着易用性.好的水印算法能适用于多种格式的数字产品.