試談數(shù)字水印技術(shù)的概念、應(yīng)用及其未來(lái)

試談數(shù)字水印技術(shù)的概念、應(yīng)用及其未來(lái)

【摘要】文章從數(shù)字水印的概念入手，分別介紹了數(shù)字水印技術(shù)的基本特性、分類(lèi)及其應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上提出了一些數(shù)字水印技術(shù)的研究趨向?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)字水??；隱蔽性；魯棒性

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，特別是Internet的普及，信息的安全保護(hù)問(wèn)題日益突出。當(dāng)前的信息安全技術(shù)基本上都以密碼學(xué)理論為基礎(chǔ)，無(wú)論是采用傳統(tǒng)的密鑰系統(tǒng)還是公鑰系統(tǒng)，其保護(hù)方式都是控制文件的存取，即將文件加密成密文，使非法用戶不能解讀。但隨著計(jì)算機(jī)處理能力的快速提高，這種通過(guò)不斷增加密鑰長(zhǎng)度來(lái)提高系統(tǒng)密級(jí)的方法變得越來(lái)越不安全。另一方面，多媒體技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，需要進(jìn)行加密、認(rèn)證和版權(quán)保護(hù)的聲像數(shù)據(jù)也越來(lái)越多。數(shù)字化的聲像數(shù)據(jù)從本質(zhì)上說(shuō)就是數(shù)字信號(hào)，如果對(duì)這類(lèi)數(shù)據(jù)也采用密碼加密方式，則其本身的信號(hào)屬性就被忽略了。最近幾年，許多研究人員放棄了傳統(tǒng)密碼學(xué)的技術(shù)路線，嘗試用各種信號(hào)處理方法對(duì)聲像數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏加密，并將該技術(shù)用于制作多媒體的“數(shù)字水印”。

一、數(shù)字時(shí)代的密寫(xiě)術(shù)———數(shù)字水印

數(shù)字水?。―igitalWatermark）技術(shù)是指用信號(hào)處理的方法在數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽的標(biāo)記，這種標(biāo)記通常是不可見(jiàn)的，只有通過(guò)專(zhuān)用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。嵌入數(shù)字作品中的信息必須具有以下基本特性才能稱(chēng)為數(shù)字水印：

（一）隱蔽性

嵌入水印后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)相比，應(yīng)感覺(jué)不到差別。嵌入水印后的數(shù)據(jù)不應(yīng)該包括人們可以感覺(jué)到的失真而造成原始數(shù)據(jù)質(zhì)量下降，這是一個(gè)具有主觀性的屬性，因而目前沒(méi)有一個(gè)定量的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。

（二）魯棒性

所謂魯棒性是指在經(jīng)歷多種無(wú)意或有意的信號(hào)處理過(guò)程后，數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別。嵌入水印后的數(shù)據(jù)經(jīng)受對(duì)數(shù)據(jù)一些惡意的處理，譬如濾波、再量化、抖動(dòng)等以及一些蓄意的攻擊后，應(yīng)該還能得到嵌入的數(shù)據(jù)。

（三）密鑰的唯一性

即不同的密鑰不應(yīng)產(chǎn)生等同的水印。

（四）檢測(cè)的可靠性

水印檢測(cè)出錯(cuò)的概率應(yīng)小于某一合適門(mén)限值。這一特性描述了水印檢測(cè)算法必須具有一定的確信度。

二、數(shù)字水印的分類(lèi)

數(shù)字水印技術(shù)可以從不同的角度進(jìn)行劃分。

（一）按特性劃分按水印的特性可以將數(shù)字水印分為魯棒數(shù)字水印和脆弱數(shù)字水印兩類(lèi)。

（二）按水印所附載的媒體劃分

按水印所附載的媒體，我們可以將數(shù)字水印劃分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以及用于三維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格水印等。

（三）按檢測(cè)過(guò)程劃分

按水印的檢測(cè)過(guò)程可以將數(shù)字水印劃分為明文水印和盲水印。明文水印在檢測(cè)過(guò)程中需要原始數(shù)據(jù)，而盲水印的檢測(cè)只需要密鑰，不需要原始數(shù)據(jù)。

（四）按內(nèi)容劃分

按數(shù)字水印的內(nèi)容可以將水印劃分為有意義水印和無(wú)意義水印。有意義水印是指水印本身也是某個(gè)數(shù)字圖像或數(shù)字音頻片段的編碼；無(wú)意義水印則只對(duì)應(yīng)于一個(gè)序列號(hào)。

（五）按用途劃分

按水印的用途，我們可以將數(shù)字水印劃分為票據(jù)防偽水印、版權(quán)保護(hù)水印、篡改提示水印和隱蔽標(biāo)識(shí)水印。

（六）按水印隱藏的位置劃分

按數(shù)字水印的隱藏位置，我們可以將其劃分為時(shí)（空）域數(shù)字水印、頻域數(shù)字水印、時(shí)/頻域數(shù)字水印和時(shí)間/尺度域數(shù)字水印。

三、數(shù)字水印的應(yīng)用

多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展和Internet的普及帶來(lái)了一系列政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和文化問(wèn)題，產(chǎn)生了許多新的研究熱點(diǎn)，以下幾個(gè)引起普遍關(guān)注的問(wèn)題構(gòu)成了數(shù)字水印的研究背景。

（一）數(shù)字作品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)

數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)是當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于數(shù)字作品的拷貝、修改非常容易，而且可以做到與原作完全相同，所以原創(chuàng)者不得不采用一些嚴(yán)重?fù)p害作品質(zhì)量的辦法來(lái)加上版權(quán)標(biāo)志，而這種明顯可見(jiàn)的標(biāo)志很容易被篡改?！皵?shù)字水印”利用數(shù)據(jù)隱藏原理使版權(quán)標(biāo)志