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數(shù)字水印技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字水印；數(shù)字媒體；版權(quán)保護(hù)

中圖分類號：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 24-0000-02

The Introduction of Digital Watermarking Techniques

Li Yang

(Xi’an Vocational and Technical College,Xi'an710077,China)

Abstract:As an effective method to provide copyright protection for digital media,digital watermarking has received considerable attention all over the world in recent years.This paper introduces the background of the demand for and research significance of digital watermarking techniques,the basic communication model of watermarking,the classification of watermarking,applications of watermarking and last open issues and possible future research directions.

Keywords:Digital watermarking;Digital media;Copyright protection

一、數(shù)字水印技術(shù)的需求背景及研究意義

數(shù)字媒體和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展為社會生活提供了巨大便利。與模擬媒體文件相比，數(shù)字媒體文件具有質(zhì)量優(yōu)、易于編輯、可實(shí)現(xiàn)對媒體信息的精確復(fù)制、方便進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。然而數(shù)字媒體文件的這些優(yōu)勢，對傳統(tǒng)的版權(quán)保護(hù)方法提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何對數(shù)字作品版權(quán)進(jìn)行有效地保護(hù)，成為了當(dāng)今版權(quán)保護(hù)中亟待解決的問題。

傳統(tǒng)的加密方法只能在數(shù)據(jù)的傳輸過程中起保護(hù)作用。一旦數(shù)據(jù)被接收并被解密，對數(shù)據(jù)的復(fù)制和傳播就無法檢測和控制，難以滿足版權(quán)保護(hù)的要求。而水印技術(shù)不是防止別人非法地讀取數(shù)字信息，而是在非法用戶成功地讀取了這些信息后對其進(jìn)行追蹤，追究其法律責(zé)任。作為數(shù)字文件版權(quán)保護(hù)的一種有效辦法，數(shù)字水印技術(shù)就是在這個背景下提出的。

數(shù)字水印技術(shù)作為一門新興的學(xué)科交叉的應(yīng)用技術(shù)，涉及了不同學(xué)科領(lǐng)域的思想和理論，如信號處理、圖像處理、編碼理論、密碼學(xué)、數(shù)字通信、算法設(shè)計(jì)等，還包括公共策略和法律等問題。因此無論從理論角度還是應(yīng)用角度來看，開展對數(shù)字水印技術(shù)的研究，不但具有重要的學(xué)術(shù)意義，還有極為重要的經(jīng)濟(jì)意義。

二、數(shù)字水印系統(tǒng)模型

數(shù)字水印技術(shù)的基本思想是將含有作者電子簽名、日期、商標(biāo)以及使用權(quán)限等的數(shù)字信息作為水印信號，嵌入到圖像、文本、視頻和音頻等數(shù)字媒體中，并且在需要時，能夠通過一定的技術(shù)檢測方法提取出水印，以此作為判斷媒體的版權(quán)歸屬和跟蹤非法侵權(quán)的證據(jù)。

因此水印系統(tǒng)可分為嵌入和提取兩個模塊：定義[1]如下：

水印嵌入： 水印提?。?/p>

其中，I為原圖像，W為水印，K為密鑰， 為加入水印后的圖像，也是待檢測圖像。1稱為水印的非盲檢測；2、3稱為水印的盲檢測。

Cox將數(shù)字水印看作通信問題，提出了一個數(shù)字水印系統(tǒng)的一般模型，如圖1所示：

圖1數(shù)字水印的一般模型

三、數(shù)字水印的分類

數(shù)字水印是指嵌入在載體數(shù)據(jù)中的，由版權(quán)所有者確定的版權(quán)信息，用以證明數(shù)據(jù)的所有權(quán)歸屬。從其表現(xiàn)形式上可以分為三大類，一類是有意義的字符，一類是偽隨機(jī)序列，一類是可視的圖片。

第一類是為了在作品中標(biāo)注作品的所有者、創(chuàng)作日期、發(fā)行部門以及其他需要標(biāo)注的信息，它們可以是明文字符，將這些字符串以比特流的形式嵌入數(shù)字作品中。在提取水印時，按照提取算法提取出這些比特流，轉(zhuǎn)換成字符串，就可以得到需要的水印信息。這類水印直接明了，沒有歧義，只要水印能夠正確提取，就可以證明作品的版權(quán)，但健壯性較差，需要健壯性更強(qiáng)的水印嵌入算法來保證水印能夠正確提取。

第二類數(shù)字水印克服了第一類水印的缺點(diǎn)，它不是直接將明文字符作為水印，而是將需要標(biāo)識的信息與一個偽隨機(jī)序列串對應(yīng)起來。將偽隨機(jī)數(shù)作為數(shù)字水印嵌入數(shù)字作品中。需要驗(yàn)證作品的所有權(quán)時，用相應(yīng)的水印提取算法提取出數(shù)字水印，這時提取出的數(shù)字水印不需要與原來水印完全一致，通過相關(guān)性檢測就可以判斷有沒有水印的存在?？梢哉f利用相關(guān)性檢測的水印是健壯性比較好的水印。因?yàn)樗灰缶_的水印恢復(fù)，提取出的水印和原始水印在每一個樣點(diǎn)上都可能是不同的，但是只要它們的相關(guān)值很大，就可以判斷水印的存在。

第三類數(shù)字水印是一種可視圖像，它可以是以二值圖像（或灰度圖像）的形式保存的一個人的手寫簽名、字符、徽標(biāo)等。將這些二值圖像（或灰度圖像）變成比特串，作為數(shù)字水印嵌入作品中。水印提取時，也是提取這些比特串，并把它們復(fù)原成原圖像，由于數(shù)字作品受到可能的信號處理的破壞，或惡意攻擊，因此恢復(fù)出的比特串會有誤碼，但是在誤碼率不是很大的情況下，所組成的二值圖像（或灰度圖像）仍然能夠通過人眼來識別出原來的手寫簽名、字符或徽標(biāo)。這類水印主要是利用人眼的冗余性，它可以容忍較大的比特誤碼，只要仍然能夠識別出原來的二值圖像（或灰度圖像）的樣子，就可以判定有水印存在。因此這類水印從形式上來說，也是健壯性較好的水印。

四、數(shù)字水印技術(shù)的主要應(yīng)用

目前，數(shù)字水印的應(yīng)用大體上可以分為版權(quán)保護(hù)、數(shù)字指紋、使用控制、票據(jù)防偽、標(biāo)題與注釋、內(nèi)容保護(hù)等幾個方面。

（一）版權(quán)保護(hù)[2]：為了表明對數(shù)字產(chǎn)品內(nèi)容的所有權(quán)，所有者A用私鑰產(chǎn)生水印并將其插入原圖像，如果B聲稱對公開的有水印的圖像擁有所有權(quán)，那么A可以用原圖像和私鑰證明在B聲稱的圖像中有A的水印，由于B無法得到原圖像，B無法作同樣的證明。

（二）數(shù)字指紋[2]：為了避免數(shù)字產(chǎn)品被非法復(fù)制和散發(fā)，作者可在每個產(chǎn)品拷貝中分別嵌入不同的水印。如果發(fā)現(xiàn)了未經(jīng)授權(quán)的拷貝，則通過檢索其指紋來追蹤其來源。

（三）使用控制[3]：在特定的應(yīng)用系統(tǒng)中，多媒體內(nèi)容需要特殊的硬件來拷貝和使用，插入水印來標(biāo)識允許的拷貝數(shù)，每拷貝一份，進(jìn)行拷貝的硬件會修改水印的內(nèi)容，將允許的拷貝數(shù)減一，以防止大規(guī)模的盜版，DVD就是這種應(yīng)用的實(shí)例。

（四）票據(jù)防偽[4]：為了在需要時能夠追蹤偽造票據(jù)的打印機(jī)，可以在每個打印機(jī)輸出圖像中嵌入能夠標(biāo)識打印機(jī)的序列號，作為偽造追蹤的線索。

（五）標(biāo)題與注釋[5]：將作品的標(biāo)題、注釋等內(nèi)容（如，一張照片的拍攝時間和地點(diǎn)等）以水印形式嵌入該作品中，這種隱式注釋不需要額外的帶寬，且不易丟失。

五、數(shù)字水印技術(shù)存在問題和未來的研究方向

數(shù)字水印技術(shù)是一門相當(dāng)復(fù)雜的新技術(shù)，還有許多未觸及的研究課題，現(xiàn)有技術(shù)也需要改進(jìn)和提高。根據(jù)水印的研究現(xiàn)狀分析，數(shù)字水印技術(shù)存在的問題和未來的研究重點(diǎn)[6]總結(jié)如下：

（一）由于數(shù)字水印技術(shù)難以解決復(fù)雜的異步攻擊問題，數(shù)字水印技術(shù)在版權(quán)保護(hù)及訪問控制等方面的應(yīng)用受到限制，該問題需要得到解決。

（二）基于DCT和DWT的方法將繼續(xù)成為主流，同時壓縮域方法也是重點(diǎn)研究方向。

（三）盲水印技術(shù)將成為應(yīng)用的主流，高性能的盲水印算法需要進(jìn)一步研究。

（四）音頻水印的研究將繼續(xù)成為研究熱點(diǎn)。

（五）數(shù)字水印算法的性能分析需要更高標(biāo)準(zhǔn)的方法。

（六）數(shù)字水印的標(biāo)準(zhǔn)化研究。

（七）數(shù)字水印的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]張煥國,郝彥軍,王麗娜.數(shù)字水印、密碼學(xué)比較研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2003,9

[2]吳秋新,鈕心忻,楊義先.信息隱藏技術(shù)―隱寫術(shù)與數(shù)字水印[J].北京:人民郵電出版社,2001:72

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數(shù)字水印技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字水??；多媒體；版權(quán)保護(hù)

The Digital Watermarking Technology of Multimedia

XUE Jun-ling,ZHENG Qing-Qiu

(JinLing Institure of Technology, Nanjing 210038, China)

Abstracts: With the rapid development of Computer Network Technology ，digital multimedia such as: images, audio, video and text files in the application of human life more and more extensive. Because digital media is not only easy to spread in the network will likely be illegally copied, altered. Over the last 10 years, in order to protect digital multimedia, digital watermarking technology developed slowly. This paper focuses on the concept of digital watermarking, features, as well as basic principles of the multi-media and digital watermarking the protective effect of current state and prospects of development in areas such as in-depth studying and discussion.

Key Words: digital watermarking; multimedia; copyright protection

1 引言

傳統(tǒng)的密碼技術(shù)，一般采用將明文加密成密文的秘密密鑰系統(tǒng)或公開密鑰系統(tǒng)。但是，加密的密文容易引起許多好事者的興趣，激發(fā)他們積極破譯的熱情；而數(shù)字簽名可用于保護(hù)電子文件的真實(shí)性、完整性，防止偽造、抵賴、冒充和篡改。但由于在多媒體中需要的簽名量會很大，因而對多媒體保護(hù)就顯得并不完全適用、也不方便。這樣，就容易產(chǎn)生了大量的盜版，這些所謂的盜版給音樂、影視、廣播和軟件行業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。由此可見，目前的保密方法在當(dāng)今廣泛應(yīng)用的Internet多媒體信息安全中難以起到全面的保障作用，在多媒體行業(yè)，數(shù)字水印就成為研究信息安全和隱藏的一個新方向。

2 數(shù)字水印概述

數(shù)字水印是信息隱藏研究的一個重要分支。它是通過一定的算法將一些重要的、標(biāo)志性信息直接嵌入到數(shù)字多媒體產(chǎn)品中，這些信息的嵌入不能影響產(chǎn)品的價(jià)值和質(zhì)量，但是也不容易被人從表面感知到，只有通過特殊的檢測器或相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件才能檢測到隱藏的數(shù)字水印。對多媒體采用了相關(guān)的數(shù)字水印技術(shù)后，大大提高了數(shù)字圖像以及視頻版權(quán)的安全性，有利于軟件版權(quán)的保護(hù)，很好地遏制了非法分子對軟件產(chǎn)品的剽竊和篡改。

嵌入數(shù)字媒體中的水印內(nèi)容可以是作者的相關(guān)信息、公司的標(biāo)志、有特殊意義的文本圖像等等。需要指出的是，數(shù)字水印技術(shù)并不能阻止復(fù)制、盜版活動的發(fā)生，而是保護(hù)和追蹤數(shù)字媒體，使其被合法地使用和傳播；倘若發(fā)現(xiàn)多媒體作品在被非法傳播時，可以通過提取出的水印代碼追查非法散播者。這樣，人們就既充分利用因特網(wǎng)的便利，又能有效地保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。

根據(jù)數(shù)字媒體的載體不同，可以將數(shù)字水印分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印、圖形水印以及用于三維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格水印等。圖像水印指在靜止圖像中加入水印，主要用于網(wǎng)上圖片等；視頻水印主要是在視頻流中加入數(shù)字水印，從而控制視頻的應(yīng)用，如DVD的控制存取，數(shù)字廣播的控制等。文本水印指在PDF、DOC等文本文件中加入水印，防止對文本文件的修改；圖形水印指在計(jì)算機(jī)生成的二維或三維圖形中嵌入水印，從而達(dá)到版權(quán)保護(hù)的目的。

無論載體如何，嵌入到多媒體中的數(shù)字水印一般都具有如下的特征：

（1）隱蔽性：在數(shù)字媒體中嵌入水印信息不會引起明顯的降質(zhì)，并且不易被察覺。一般用戶即使知道一個數(shù)字作品中藏有水印，但用一般的統(tǒng)計(jì)方法是無法檢測出并且刪除水印的。如果用戶試圖刪除，將對數(shù)字產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生巨大的破壞。

（2）隱藏位置的安全性：水印信息隱藏于數(shù)據(jù)而非文件頭中，文件格式的變換不應(yīng)導(dǎo)致水印數(shù)據(jù)的丟失。

（3）魯棒性：所謂魯棒性是指在經(jīng)歷多種無意或有意的信號處理過程后，數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別?？赡艿男盘柼幚磉^程包括信道噪聲、濾波、數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換、重采樣、剪切、位移、尺度變化以及有損壓縮編碼等。

（4）自相似性： 數(shù)字水印在多媒體作品經(jīng)過較大的破壞后，仍能從原數(shù)據(jù)中恢復(fù)出隱藏的水印，而且在恢復(fù)過程中不需原圖像，這需要水印算法本身具有自相似性。也可以認(rèn)為是水印信息分布在載體數(shù)據(jù)的很多樣本中，利用其中的小部分?jǐn)?shù)據(jù)就可以恢復(fù)出水印。

（5）水印容量： 水印容量和魯棒性之間是相互矛盾的。水印容量的增加會帶來魯棒性的下降，對隱蔽性也有影響。為抵抗各種變換，水印通常需要在數(shù)字媒體中按照一定的排列方式反復(fù)加入多次，當(dāng)水印容量大時，這樣做的結(jié)果會導(dǎo)致重復(fù)次數(shù)減少，而魯棒性不好就會導(dǎo)致檢測結(jié)果的不可靠。

3 數(shù)字水印的原理模型

通用的數(shù)字水印技術(shù)主要有兩個基本的方面：水印信息的嵌入和水印信息的提取或檢測。

目前的水印嵌入技術(shù)根據(jù)基于的域不同，其主要算法也相應(yīng)地被分為時/空域、變換域和壓縮域算法，其中變換域主要分為離散余弦變換域(DCT)、小波變換域(DWT)和快速傅立葉變換域(FFT)等算法。一般情況下，一個水印方案很難滿足所有的應(yīng)用要求，因此，數(shù)字水印算法往往是針對某類應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此要具體問題具體分析。在將水印嵌入到數(shù)字媒體之前，首先要對原始的數(shù)字媒體的特征加以分析，找到適合嵌入水印的區(qū)域，然后根據(jù)嵌入水印的目的和嵌入算法的特點(diǎn)，選擇一種比較適合的方法。但無論哪一種方式，其嵌入原理都是相似的，如圖1所示。

圖1 水印的嵌入原理模型

對水印的檢測，需要提供檢測的密鑰。在檢測過程中，混沌置亂的密鑰可以使用用戶的私鑰，也可以使用檢測模型中的公鑰。這兩個密鑰事實(shí)上可來源于密碼學(xué)的一對密鑰。對于水印信號的恢復(fù)以及重構(gòu)，可由濾波器完成。水印信息的提取原理模型如圖2所示。

圖2水印的提取原理模型

4 數(shù)字水印技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展方向

近些年，雖然數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展迅速，但是這仍是一個未成熟的新領(lǐng)域。特別是數(shù)字水印技術(shù)算法在原理上有許多雷同之處。但目前國內(nèi)外的工作尚未能對這些有內(nèi)在聯(lián)系的不同算法中的共性問題進(jìn)行高度提煉和深入的理論研究，因而缺乏對數(shù)字水印作進(jìn)一步研究具有指導(dǎo)意義的理論結(jié)果。其理論基礎(chǔ)依然非常薄弱，大多數(shù)水印算法還是經(jīng)驗(yàn)性的。

在多媒體方面，特別是音頻和視頻水印的解決方案還不完善。大多數(shù)的視頻水印算法實(shí)際上是將其圖像水印的結(jié)果直接應(yīng)用于視頻領(lǐng)域中，而沒有考慮視頻應(yīng)用中大數(shù)據(jù)量及近乎實(shí)時的特性。從未來的發(fā)展看，水印在包括dvd等數(shù)字產(chǎn)品在內(nèi)的視頻和音頻領(lǐng)域?qū)⒂袠O為廣闊的應(yīng)用前景。因此，如何設(shè)計(jì)成熟的、合乎國際規(guī)范的水印算法仍然懸而未決。

5 結(jié)束語

數(shù)字水印技術(shù)將在保護(hù)各種形式的數(shù)字媒體等方面發(fā)揮巨大的作用，并能產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)學(xué)術(shù)界的研究熱情。相信不久的將來，我們就會在多媒體或其他方面看到水印技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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數(shù)字水印技術(shù)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】三維模型；數(shù)字水?。话鏅?quán)保護(hù)

數(shù)字水印技術(shù)為我們提供了一種對3D模型和其他CAD產(chǎn)品進(jìn)行保護(hù)的有效途徑，使得可以在3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)中嵌入數(shù)字水印，對3D模型和其他CAD產(chǎn)品進(jìn)行有效的保護(hù)。三維模型數(shù)字水印技術(shù)是數(shù)字水印技術(shù)的一個分支，其原理是在三維模型中嵌入不可見的水印來保護(hù)模型的所有權(quán)，或用于檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼鎸?shí)性，或嵌入可見信息來申明模型所有權(quán)。

一、三維物體的建模與數(shù)據(jù)表示方法

三維建模就是利用三維數(shù)據(jù)將現(xiàn)實(shí)中的三維物體進(jìn)行重建，最終實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上模擬出真實(shí)的三維物體。而三維數(shù)據(jù)就是指用各種三維數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)，它包括幾何坐標(biāo)、顏色、紋理、材質(zhì)、光源等基本信息。三維建模的應(yīng)用十分廣泛，它在建筑、可視化系統(tǒng)、三維游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域都有重要作用。要建立三維模型，首先要獲取三維數(shù)據(jù)。通常采集三維數(shù)據(jù)的方法大致有：直接測量、雷達(dá)和激光測高儀方法、接觸式機(jī)械測量、體數(shù)據(jù)恢復(fù)、域掃描等等。三維建模的關(guān)鍵問題是使用三維數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制，使其在視覺上具有真實(shí)感；并且要較好地組織數(shù)據(jù)格式，減少存儲空間并且是硬件易于實(shí)現(xiàn)。人們常用的幾種建模方法為：多邊形建模，NURBs建模與細(xì)分曲面技術(shù)。

二、三維幾何模型水印系統(tǒng)及特性要求

三維模型水印算法和圖像水印算法相比，既有相似點(diǎn)，也有不同之處。由于三維模型數(shù)據(jù)很不規(guī)則，在嵌入水印的過程中缺乏進(jìn)行頻域分解的某種自然的參數(shù)化方法。三維模型中的點(diǎn)、線、面、等幾何信息和頂點(diǎn)法向量、紋理坐標(biāo)、顏色屬性等外觀屬性的排列具有不同的方式，沒有固定的排列標(biāo)準(zhǔn)。三維幾何模型的這些特點(diǎn)都使得傳統(tǒng)的圖像水印算法不能簡單地照搬在三維兒何模型的研究中。另外，圖像嵌入水印可以看作在強(qiáng)背景（原始圖像）下疊加一個弱信號（水印）。只要疊加信號的幅度不超過HVS的門限，人類就無法感覺到信號的存在。此模型對于三維水印也同樣適用，但對三維數(shù)據(jù)，沒有圖像中那樣成熟的HVS模型。在水印的檢測過程中，嵌入水印信息的三維模型可能經(jīng)過了簡單的幾何操作或者經(jīng)受了其他的水印攻擊，這樣可能帶來了三維網(wǎng)格的拓?fù)潢P(guān)系變化，為此在提取水印信息之前我們必須對嵌入水印模型進(jìn)行變換，以便能夠正確的提取出水印信息。然而，不論是變換不變量還是幾何校準(zhǔn)，同步問題都使三維水印系統(tǒng)更加復(fù)雜。

此外，容量、魯棒性和計(jì)算復(fù)雜度都是在三維水印算法設(shè)計(jì)中要特別考慮的問題。

三、三維模型水印算法的特點(diǎn)和難點(diǎn)

與圖像水印算法相比，三維模型的研究目前還有限，由于三維模型數(shù)據(jù)自身的特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的圖像水印算法不能簡單照般地應(yīng)用于三維幾何模型，具體說來三維模型水印存在以下一些難點(diǎn)。

1.三維網(wǎng)格模型具有不規(guī)則性和無序性。由于三維幾何模型數(shù)據(jù)具有不規(guī)則性，所以在水印嵌入過程中，缺乏進(jìn)行頻率分解的某種自然的參數(shù)化方法，需要尋找適當(dāng)?shù)哪軌蚍从橙S模型數(shù)據(jù)特征的參數(shù)用于各種變換域水印算法。

2.三維網(wǎng)格模型的攻擊處理操作種類繁多、千差萬別。對模型操作的工具很多，用戶很容易就可以對模型進(jìn)行幾何或拓?fù)洳僮?。模型的變換操作會對模型上點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行修改，為正確提取水印信息，我們需要將變換后的模型恢復(fù)到原始模型所在的坐標(biāo)系中，稱之為網(wǎng)格對齊。一旦模型經(jīng)歷了如網(wǎng)格簡化等改變模型拓?fù)湫畔⒌牟僮鞯脑?，我們在提取水印前，還需要對待檢測的模型按照原始模型進(jìn)行重新采樣的工作，該步驟稱之為網(wǎng)格重采樣。網(wǎng)格對齊和網(wǎng)格重采樣是三維網(wǎng)格數(shù)字水印的難點(diǎn)所在。

3.有更加豐富的攻擊手段。和圖像水印相比，三維模型受到的攻擊要比對圖像的攻擊方法復(fù)雜的多。

4.表示方法不唯一。三維網(wǎng)格模型在多種格式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，信息損失較大，這進(jìn)一步增加了三維模型數(shù)字水印的困難。另外，與圖像相比，三維模型的數(shù)據(jù)沒有固定數(shù)值范圍。對于圖像，R、G、B分量的數(shù)字通常取[0，255]，而對三維模型，則沒有這樣的一個范圍，因此在嵌入水印時強(qiáng)度系數(shù)的選擇、閡值的確定更加困難。

5.沒有明確的采樣率的概念。三維表面模型中的數(shù)據(jù)，不具有像圖像、音頻、視頻那樣的方便的數(shù)學(xué)工具（如余弦變換、Fourier變換、小波變換等）可以使用。

所以在設(shè)計(jì)三維幾何模型的數(shù)字水印算法時要考慮這個三維幾何模型本身的特點(diǎn)、可能受到的攻擊以及如何減少這些攻擊對水印信息的影響等多方面的因素。

三維模型水印作為水印領(lǐng)域的一個新興的研究方向，國內(nèi)外學(xué)者圍繞著3D模型數(shù)字水印對其做了許多探索性研究，他們的工作為從事CAD開發(fā)和研究的學(xué)者提供了許多新思路，開拓了新的研究領(lǐng)域，但分析表明還有許多未完成的工作，還存在一些問題。

一是目前提出的三維網(wǎng)格模型數(shù)字水印的嵌入算法，大部分存在著計(jì)算量大，嵌入與提取速度慢等缺點(diǎn)。同時，算法很少借鑒已有的音頻、圖像水印的研究思路和方法，尤其是變換域內(nèi)的方法。

二是雖然非盲水印算法幾近成熟，但是它們在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)安全性條件下己經(jīng)沒有太大意義。而盲水印嵌入算法還很不成熟，由于3D網(wǎng)格的特殊性，盲水印嵌入算法很難做到對于所有攻擊均具有高魯棒性，因此離實(shí)際應(yīng)用還要有很長的路要走。

三是隨著3D網(wǎng)格壓縮技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的3D網(wǎng)格以壓縮的形式存儲和傳輸。傳統(tǒng)的空域與頻域水印算法雖然對于壓縮攻擊具有一定的魯棒性，但仍不能避免造成水印信息的損失。因此壓縮域水印嵌入算法十分重要，然而它的發(fā)展還有待研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Wat，A 《3D Computer Graphies》，2009年第3版。

[2]黃繼武 譚鐵牛 《圖像隱形水印綜述》 《自動化學(xué)報(bào)》2010年第26期。

[3]史烈 葉綠 黃向軍等 《一種魯棒的三維運(yùn)動盲水印檢測算法》 《浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）》2011年第39期。

數(shù)字水印技術(shù)范文第4篇

【關(guān)鍵詞】 數(shù)字水印 圖像認(rèn)證 聲像數(shù)據(jù) 數(shù)字圖像水印算法

數(shù)字水印（Digital Watermarking）是一種信息隱藏技術(shù)，它的技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣泛，例如對知識版權(quán)的完整性認(rèn)證、數(shù)字指紋、拷貝控制以及廣播監(jiān)測等等。雖然數(shù)字化信息傳輸效率高但高風(fēng)險(xiǎn)性也同樣并存，因此基于圖像系統(tǒng)的認(rèn)證水印技術(shù)就可以利用人類知覺系統(tǒng)的冗余，將水印隱藏嵌入媒體內(nèi)容當(dāng)中，當(dāng)其需要認(rèn)證時，根據(jù)水印信息來判斷它的合法性與真實(shí)性。

一、數(shù)字水印技術(shù)的特點(diǎn)

1、不可見性。首先，基于圖像認(rèn)證的數(shù)字水印是嵌入到媒體內(nèi)容之中的，它的變化在人眼視覺范圍內(nèi)不可被感知。所以這也是數(shù)字水印技術(shù)的研究前提，即在不影響各種媒體內(nèi)容的美觀性與完整性的前提下實(shí)現(xiàn)技術(shù)功能。2、脆弱性。目前脆弱水印的定位技術(shù)主要有兩種：像素級別的定位能力，它被叫做單像素認(rèn)證，它可以根據(jù)篡改檢測與定位的功能分離實(shí)現(xiàn)對脆弱水印的重新計(jì)算，進(jìn)而抵御各種攻擊，即將脆弱水印中的篡改精確定位精確到某一個像素；再有就是分塊級的定位，也叫分塊認(rèn)證。3、安全性。水印認(rèn)證系統(tǒng)的安全性主要依賴于密鑰，密鑰的特點(diǎn)就是空間足夠大，這很大程度上增加了水印認(rèn)證的安全性。有了密鑰，數(shù)字水印就會變得難以篡改和偽造，而且是對傳統(tǒng)水印較低的誤檢測率與抵抗性的一種提升。4、魯棒性。魯棒性就是指數(shù)字水印在經(jīng)過多次信號認(rèn)證及處理過程后，依然可以保持水印的完整性與檢測的準(zhǔn)確性，即它可以多次重復(fù)使用[1]。

二、數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用

1、加指紋。指紋識別是將輸入的指紋圖與數(shù)據(jù)庫中的存儲模板相匹配，并按照二者的共同特征進(jìn)行比對實(shí)現(xiàn)，也被叫做指紋圖像匹配。在美國的國家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）就提出了加入了指紋識別的數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用，它共有四種特征：脊末梢、分岔點(diǎn)、復(fù)合特征與未定義特征。這四種特征都可以用于對指紋的細(xì)節(jié)特征識別上，特別是脊末梢與分岔點(diǎn)可以有效利用于媒體出版物以及各個門禁中的數(shù)字水印指紋識別鑒定[2]。2、標(biāo)題與注釋。標(biāo)題與注釋這種應(yīng)用主要是對需要加入數(shù)字水印的作品的標(biāo)題與內(nèi)容進(jìn)行注釋。比如說對一幅照片加入時間和地點(diǎn)，而且它是隱藏在照片之中的，不需要額外帶寬，也不容易丟失。3、聲像數(shù)據(jù)的隱藏標(biāo)識和篡改提示。通常講，數(shù)據(jù)的標(biāo)識信息都會比數(shù)據(jù)本身更具有保密價(jià)值，比如說對遙感圖像拍攝日期以及經(jīng)緯度的標(biāo)識等等。另外，數(shù)據(jù)篡改提示也是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作，它利用現(xiàn)有的信號拼接與鑲嵌技術(shù)達(dá)到了“移花接木”的效果，且并不為人所知。

三、數(shù)字圖像水印算法

1、空域算法?？沼蛩惴ò薙chyndel、Patchwork以及LSB算法，其中LSB（least significant bits）算法直接將信息嵌入到被隨機(jī)選擇的圖像點(diǎn)中最不重要的像素位，這樣高度保證了嵌入水印的不可見性。但是由于所鑲嵌的圖像像素位并不重要，其算法的魯棒性就會變差，導(dǎo)致水印信息很容易被濾波、圖像量化與幾何變形的操作而破壞。所以也可以采用Schyndel這種空域算法來彌補(bǔ)LSB中魯棒水印保持較差的缺陷。這種算法通過密鑰輸入m-序列發(fā)生器來產(chǎn)生相應(yīng)的水印信號，通過序列產(chǎn)生二維水印信號，使得像素點(diǎn)被逐一插入到原始圖像像素值的最低位，這同樣保證了數(shù)字水印的不可見性，而且不容易被移除，所以這兩種方法在技術(shù)上有互補(bǔ)之處，可以根據(jù)實(shí)際情況酌情應(yīng)用。

2、變換域算法。變換域算法的主要表達(dá)方式就是頻率域制作水印算法，它利用一個信號來掩蓋另一個較弱的信號，從而能夠有效呼應(yīng)對數(shù)字水印的圖像認(rèn)證檢測。由于采用了跳頻（frequency hopping）技術(shù)，所以它的透明性好且數(shù)據(jù)改變幅度小，但是由于頻域水印制作在逆變換時容易散布于圖像空間中，所以最好用原作品中含有重要信息的敏感頻率來制作頻域水印，這樣能保證水印的自我恢復(fù)性。

3、壓縮域算法。壓縮域算法就是將媒體內(nèi)容壓縮為標(biāo)準(zhǔn)的JPEG、MPEG等格式，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的完全解碼或重新編碼過程，所以壓縮域算法在數(shù)字廣播電視內(nèi)容中具有較大的實(shí)用價(jià)值。壓縮域算法要求將水印信號塊中的變化系數(shù)相疊加，得到水印迭加的DCT系數(shù)，再重新進(jìn)行相應(yīng)的量化Huffman編碼，最后實(shí)現(xiàn)Huffman碼字的位數(shù)n1與原有無水印系數(shù)碼字n0的對應(yīng)比較。當(dāng)n1≤n0時，才能夠傳輸水印碼字。

總結(jié)：就目前來看，基于圖像認(rèn)證的數(shù)字水印技術(shù)已經(jīng)被推廣到相當(dāng)廣泛的領(lǐng)域，它實(shí)現(xiàn)了對重要媒體內(nèi)容的多視點(diǎn)與自由視點(diǎn)檢測，保證了媒體內(nèi)容的知識版權(quán)安全性，而且也豐富了數(shù)字水印技術(shù)的多層次化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 周武杰.立體圖像數(shù)字水印技術(shù)及其應(yīng)用研究[D].寧波大學(xué)，2014.11-20.

數(shù)字水印技術(shù)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)字水印技術(shù) 研究分析 多媒體技術(shù) 發(fā)展行業(yè)

隨著當(dāng)前信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，不少行業(yè)開始了自身的轉(zhuǎn)型，不斷的邁向了自動化以及數(shù)字化的發(fā)展方向。相對應(yīng)的數(shù)字化的多媒體技術(shù)發(fā)展也呈現(xiàn)出了嶄新的局面?？偟膩碇v當(dāng)前多媒體技術(shù)的發(fā)展使得信息的傳播途徑得到了不斷的創(chuàng)新，但是需要注意的是由于其自身的技術(shù)性特點(diǎn)，所以在相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳播的過程之中可能會出現(xiàn)不良的情況，常見的諸如版權(quán)問題等等。所以，還應(yīng)當(dāng)通過相關(guān)工作手段，促進(jìn)技術(shù)改革，克服不良情況的出現(xiàn)，以更好的適應(yīng)當(dāng)前行業(yè)情況和市場環(huán)境。

1 數(shù)字水印的技術(shù)現(xiàn)狀分析

目前數(shù)字水印技術(shù)主要用于以下幾個方面：第一，版權(quán)保護(hù)。即數(shù)字作品的所有者可用密鑰產(chǎn)生一個水印，并將其嵌入原始數(shù)據(jù)，然后公開他的水印版本作品。第二，添加指紋。為避免未經(jīng)授權(quán)的拷貝制作和發(fā)行，出品人可以將不同用戶的ID或序列號作為不同的水印（指紋）嵌入作品的合法拷貝中用以確定其來源。今后需要加以改進(jìn)以更好的適應(yīng)當(dāng)前的市場環(huán)境和行業(yè)情況，旨在以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)相關(guān)事業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新改革。

2 數(shù)字水印技術(shù)分類研究

當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)較多，應(yīng)當(dāng)通過對技術(shù)的全面分析，掌握不同算法之間存在的差別和聯(lián)系，進(jìn)而進(jìn)行更好的改進(jìn)。

2.1 時空域數(shù)字水印算法

相關(guān)算法主要是通過水印，將制定的密碼或者是秘鑰等，產(chǎn)生隨機(jī)性的序列號，并且將其加入至圖像、聲音或者是視頻等數(shù)據(jù)信號之中，形成全新的水印。由于信號數(shù)據(jù)的能量往往比較低，所以并不會被人為的被察覺到。在相關(guān)算法之中，主要的優(yōu)點(diǎn)，是可以較好的隱藏?cái)?shù)據(jù)的量，并且可以實(shí)現(xiàn)局部的、部分性的自適應(yīng)，這一點(diǎn)對于數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新改良意義重大。但是其缺點(diǎn)也相當(dāng)?shù)拿黠@，就是比較脆弱，常用的數(shù)據(jù)信號處理過程諸如信號的剪切、信號的縮放等等，均會對水印造成破壞性的影響。最后，還需要注意的是相關(guān)軟件與文件的格式有著高度的相關(guān)性，經(jīng)過影響和破壞之后的處理文件往往不能夠進(jìn)行有損的壓縮，這一點(diǎn)會對最終的使用造成極大的不良影響。

2.2 變換域數(shù)字水印算法

除了上述分析到的算法之外，變換域算法在實(shí)踐數(shù)字水印技術(shù)之中也相當(dāng)常見。變換域水印是在對多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行各種變換后將水印嵌入某些指定的頻域系數(shù)，如DCT、DFF、DWT變換等。該類算法中。大部分水印算法采用了擴(kuò)展頻譜通信（Spread Spectrum Communication）技術(shù)。由于篡改攻擊一般是施加在感知特征不明顯的域，出于提高強(qiáng)健性的考慮水印一般加在感知特性敏感的域。該類算法的隱藏和提取信息操作復(fù)雜，隱藏信息量不能很大，但抗攻擊能力強(qiáng)，很適合于數(shù)字作品版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印技術(shù)中。DCT變換域上的數(shù)字水印具有很強(qiáng)的魯棒性，可以抗各種信號變形。由于JPEG、MPEG等數(shù)據(jù)壓縮方法也是在DCT變換域上操作的，所以DC3'變換域數(shù)字水印具有與生俱來的抗有損壓縮能力。不過，DCT變換域水印方法不能作到對圖像、聲音等信號內(nèi)容的自適應(yīng)，因此往往會造成對圖像亮度等特征的明顯損害。

3 數(shù)字水印技術(shù)的問題及今后的發(fā)展方向

根據(jù)上文針對當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)的基本現(xiàn)狀和技術(shù)的核心原理等進(jìn)行綜合性的分析，可以明確技術(shù)今后的改革方向和改革的主要原則。下文將針對當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展過程之中的主要問題和今后的發(fā)展建設(shè)前景等進(jìn)行集中性的分析。

當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展過程之中問題較多。首先，在今后需要重點(diǎn)解決的就是信息化通道方面的障礙，這一點(diǎn)是使得多媒體數(shù)據(jù)信息可以得到全面保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外，還需要注意的是，針對數(shù)字水印技術(shù)的系統(tǒng)評價(jià)方法，也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行革新，雖然就當(dāng)前加以分析計(jì)算方式較多，但是還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對數(shù)字水印技術(shù)體系全面評估辦法的研究。根據(jù)對傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，傳統(tǒng)的數(shù)字水印技術(shù)計(jì)算方式幾乎是完全獨(dú)立的，并不能夠根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，而對現(xiàn)有的應(yīng)用加以研究，并且以此為基礎(chǔ)和依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對計(jì)算方式的創(chuàng)新，同時將現(xiàn)有的大量水印計(jì)算分類方式進(jìn)行比較，詳細(xì)的分析數(shù)字水印技術(shù)的基本現(xiàn)狀同時對技術(shù)今后的發(fā)展方向則有著重大的發(fā)展以及和研究的價(jià)值。不少系統(tǒng)都是基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算的，這樣的現(xiàn)狀使得其服務(wù)的質(zhì)量難以得到切實(shí)的保障，另外，傳統(tǒng)的數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)當(dāng)結(jié)合壓縮編碼進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，所以在今后還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對基于網(wǎng)絡(luò)特性的數(shù)字水印技術(shù)分析。最后，當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展過程之中所有權(quán)的證明問題難以得到完全的解決，就當(dāng)前的眾多計(jì)算方式來進(jìn)行分析，攻擊者往往可以直接的破壞其中的水印，這樣的情況會使得文件的所有者受到巨大影響。所以，有效的解決上述不良情況是數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展主導(dǎo)。

4 結(jié)束語

總的來講，多媒體信息安全之中數(shù)字水印技術(shù)的建設(shè)，相當(dāng)關(guān)鍵，正如上文所分析到的，隨著當(dāng)前信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，不少行業(yè)開始了自身的轉(zhuǎn)型，不斷的邁向了自動化以及數(shù)字化的發(fā)展方向。綜上所述，本文系統(tǒng)性的分析了當(dāng)前現(xiàn)代化數(shù)字水印技術(shù)的基本情況和技術(shù)發(fā)展過程之中的核心問題，并從實(shí)際情況出發(fā)深入探討了今后應(yīng)該重點(diǎn)研究和解決的問題。

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