2017年数字水印技术论文(2)
2017年数字水印技术论文篇二
浅谈数字水印技术与基本理论
摘 要：现在是信息化互联网时代，各种信息数字产品的推广与获取变得越来越方便，同时这些作品的信息安全保护和版权保护也成为亟待解决的实际问题。数字水印是近年来在信息安全领域兴起的保护知识产权的新方法。其主要目的是如何从技术上实现超越人类感官极限的信息嵌入，因此，数字水印在图像、音频、视频制品中迅速得到广泛的研究与发展。本文主要介绍数字水印的特征、基本框架以及相应的信号攻击等。
关键词：特征;发展动态;水印系统框架;水印攻击
中图分类号：TP309
1 数字水印基本特征
1.1 安全可靠
指攻击者在知道水印嵌入和提取算法的前提下，对嵌入水印产品进行一定的信号处理攻击，但版权所有者仍能将水印正常提取。
1.2 提供证明
水印可以为受版权保护的产品提供有力的信息证明，产品所有者可以正常提取。
1.3 视觉透明性
嵌入水印后的产品，在视觉上要与未嵌入水印产品达到基本无差别的情况。就是通过人的肉眼无法区别一幅图像是否嵌入水印信息。
1.4 鲁棒性
在接受一定的信号处理攻击下，水印仍然能够正常从产品中提取出来。
2 数字水印的应用范围
数字水印是无法感知的，总体来说它有以下应用：
2.1 数字产品产权保护
这是数字水印最为广泛的应用，将秘密的数字信号嵌入到有价值的数字文件中，这些数字信号作为产权标识在不破坏数字文件的情况下防止被盗，起到产权保护的作用。
2.2 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运用，目的是检测是否经过特殊处理或数据是否发生了修改。
2.3 数据库标识
一些文件中提示数据的标识信息往往比文件本身更重要，这就可以通过数字水印技术加以解决
2.4 商务交易中票据防伪
随着数字图像处理技术以及高质量图像设备的发展，货币、支票以及其它票据的伪造案例层出不穷。可以研究用于票据防伪的数字水印技术。
3 数字水印系统基本框架
简单地讲，数字水印系统包括嵌入系统和检测系统两大部分。嵌入系统至少具有两个输入量：一个是水印信息，它通过适当变换后作为待嵌入水印信号;另一个就是原数字产品。水印嵌入系统的输出结果为含水印的生成产品。之后，这件产品可作为水印检测系统的输入量。检测系统可判断水印的存在性，若存在则输出为所嵌入的水印信号。如图1，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表示所有可能原始信息的集合;
(2)X表示所要保护的数字产品x的集合，就是指内容;
(3)W表示所有可能水印信号w的集合;
(4)K表示水印密钥k的集合;
(5)G表示利用原始信息m、密钥k和原始数字产品x共同生成水印算法，即G：M×X×K→W，w=G(m，x，k)
注：原数字产品不一定参与水印生成过程，图中用细线表示。
(6)Em表示将水印w嵌入到数字产品x中的嵌入算法，即Em：X×W→X，
xW=Em(x，w)。这里的x表示原始产品，xW表示含水印产品。
(7)At表示对含水印产品xW的攻击算法，即At：X×K→X，x’=At(xW，K’)
这里K’是伪造的密钥，x’是被攻击后的含水印的产品。
(8)D表示水印检测算法
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)
这里，H1和H0各表示有水印和没有水印。
(9)Ex表示水印提取算法，即Ex：X×K→W，w’=Ex(x’，K)
4 常见的数字水印攻击方法
信息安全的每一个分支领域都必须研究“攻”和“守”两个问题，数字水印当然也不例外。数字水印的嵌入可看做是“守”的主体，数字水印的分析(或攻击)就是其对立面了。在实际应用中，水印主要面临的是主动攻击，典型的主动攻击包括：
(1)几何变形攻击：通过一定的几何变形，在不破坏数据质量的前提下，可以破坏数据的同步性。
(2)非线性滤波：中值滤波或其他各种顺序统计滤波既可以改变信号的频域特性，又可以破坏同步性，是一种复合攻击。
(3)多拷贝平均：对多个发行版本的同一作品进行数值平均，利用水印随机性去除水印。
(4)各种线性滤波：针对频域水印算法，可以构造具有特定频域特征的线性滤波器，攻击频域上隐藏水印信息。
(5)二次或多次水印攻击：攻击者利用自己的算法在产品中嵌入水印，虽然这样并不会破坏原始水印的信息，但会造成水印标识的混乱，从而给司法鉴定带来困难。
5 结束语
数字水印技术应经发展了进二十年，它涉及了不同科学领域的思想和理论，所以对于一个新算法的提出与研究，评价标准和相应检测方法以及嵌入都有待进一步提高。不论是从理论角度还是应用角度，开展对数字水印的研究，不仅具有学术意义，还有重要的经济意义。
但目前数字水印技术仍有诸多不足，目前大部分算法在原理上大同小异，研究者并没有对不同类型原理的算法进行内在联系以及深入提炼研究，这是现在数字水印技术亟待跨越发展的关键。
参考文献：
[1]金聪.数字水印理论与技术[M].北京：清华大学出版社，2008.
[2]杨义先.数字水印基础教程[M].北京：人民邮电出版社，2007：12-33.
[3]丁俊义，陈泳章.数字水印技术研究[R].重庆：重庆大学计算机学院，2010.
作者简介：宗传涛(1992.08-)，男，河南濮阳人，本科生，研究方向：计算机科学与技术。
作者单位：四川大学 计算机学院，成都 610000
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