2017年數字水印技術論文(2)
2017年數字水印技術論文篇二
淺談數字水印技術與基本理論
摘 要：現在是信息化互聯網時代，各種信息數字產品的推廣與獲取變得越來越方便，同時這些作品的信息安全保護和版權保護也成為亟待解決的實際問題。數字水印是近年來在信息安全領域興起的保護知識產權的新方法。其主要目的是如何從技術上實現超越人類感官極限的信息嵌入，因此，數字水印在圖像、音頻、視頻制品中迅速得到廣泛的研究與發展。本文主要介紹數字水印的特征、基本框架以及相應的信號攻擊等。
關鍵詞：特征;發展動態;水印系統框架;水印攻擊
中圖分類號：TP309
1 數字水印基本特征
1.1 安全可靠
指攻擊者在知道水印嵌入和提取算法的前提下，對嵌入水印產品進行一定的信號處理攻擊，但版權所有者仍能將水印正常提取。
1.2 提供證明
水印可以為受版權保護的產品提供有力的信息證明，產品所有者可以正常提取。
1.3 視覺透明性
嵌入水印后的產品，在視覺上要與未嵌入水印產品達到基本無差別的情況。就是通過人的肉眼無法區別一幅圖像是否嵌入水印信息。
1.4 魯棒性
在接受一定的信號處理攻擊下，水印仍然能夠正常從產品中提取出來。
2 數字水印的應用范圍
數字水印是無法感知的，總體來說它有以下應用：
2.1 數字產品產權保護
這是數字水印最為廣泛的應用，將秘密的數字信號嵌入到有價值的數字文件中，這些數字信號作為產權標識在不破壞數字文件的情況下防止被盜，起到產權保護的作用。
2.2 文件內容鑒定
水印技術在鑒定數據建立者和鑒別數據內容有著特殊運用，目的是檢測是否經過特殊處理或數據是否發生了修改。
2.3 數據庫標識
一些文件中提示數據的標識信息往往比文件本身更重要，這就可以通過數字水印技術加以解決
2.4 商務交易中票據防偽
隨著數字圖像處理技術以及高質量圖像設備的發展，貨幣、支票以及其它票據的偽造案例層出不窮。可以研究用于票據防偽的數字水印技術。
3 數字水印系統基本框架
簡單地講，數字水印系統包括嵌入系統和檢測系統兩大部分。嵌入系統至少具有兩個輸入量：一個是水印信息，它通過適當變換后作為待嵌入水印信號;另一個就是原數字產品。水印嵌入系統的輸出結果為含水印的生成產品。之后，這件產品可作為水印檢測系統的輸入量。檢測系統可判斷水印的存在性，若存在則輸出為所嵌入的水印信號。如圖1，它可以定義為九元體(M，X，W，K，G，Em，At，D，Ex)，分別定義如下：
(1)M表示所有可能原始信息的集合;
(2)X表示所要保護的數字產品x的集合，就是指內容;
(3)W表示所有可能水印信號w的集合;
(4)K表示水印密鑰k的集合;
(5)G表示利用原始信息m、密鑰k和原始數字產品x共同生成水印算法，即G：M×X×K→W，w=G(m，x，k)
注：原數字產品不一定參與水印生成過程，圖中用細線表示。
(6)Em表示將水印w嵌入到數字產品x中的嵌入算法，即Em：X×W→X，
xW=Em(x，w)。這里的x表示原始產品，xW表示含水印產品。
(7)At表示對含水印產品xW的攻擊算法，即At：X×K→X，x’=At(xW，K’)
這里K’是偽造的密鑰，x’是被攻擊后的含水印的產品。
(8)D表示水印檢測算法
即D：X×K→{0，1}，D(x’，K)=1，如果x’中存在w(H1)
0，若x’中不存在w(H0)
這里，H1和H0各表示有水印和沒有水印。
(9)Ex表示水印提取算法，即Ex：X×K→W，w’=Ex(x’，K)
4 常見的數字水印攻擊方法
信息安全的每一個分支領域都必須研究“攻”和“守”兩個問題，數字水印當然也不例外。數字水印的嵌入可看做是“守”的主體，數字水印的分析(或攻擊)就是其對立面了。在實際應用中，水印主要面臨的是主動攻擊，典型的主動攻擊包括：
(1)幾何變形攻擊：通過一定的幾何變形，在不破壞數據質量的前提下，可以破壞數據的同步性。
(2)非線性濾波：中值濾波或其他各種順序統計濾波既可以改變信號的頻域特性，又可以破壞同步性，是一種復合攻擊。
(3)多拷貝平均：對多個發行版本的同一作品進行數值平均，利用水印隨機性去除水印。
(4)各種線性濾波：針對頻域水印算法，可以構造具有特定頻域特征的線性濾波器，攻擊頻域上隱藏水印信息。
(5)二次或多次水印攻擊：攻擊者利用自己的算法在產品中嵌入水印，雖然這樣并不會破壞原始水印的信息，但會造成水印標識的混亂，從而給司法鑒定帶來困難。
5 結束語
數字水印技術應經發展了進二十年，它涉及了不同科學領域的思想和理論，所以對于一個新算法的提出與研究，評價標準和相應檢測方法以及嵌入都有待進一步提高。不論是從理論角度還是應用角度，開展對數字水印的研究，不僅具有學術意義，還有重要的經濟意義。
但目前數字水印技術仍有諸多不足，目前大部分算法在原理上大同小異，研究者并沒有對不同類型原理的算法進行內在聯系以及深入提煉研究，這是現在數字水印技術亟待跨越發展的關鍵。
參考文獻：
[1]金聰.數字水印理論與技術[M].北京：清華大學出版社，2008.
[2]楊義先.數字水印基礎教程[M].北京：人民郵電出版社，2007：12-33.
[3]丁俊義，陳泳章.數字水印技術研究[R].重慶：重慶大學計算機學院，2010.
作者簡介：宗傳濤(1992.08-)，男，河南濮陽人，本科生，研究方向：計算機科學與技術。
作者單位：四川大學 計算機學院，成都 610000
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