数字水印技术在数字图书馆版权保护问题中的应用

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1、数字水印技术在数字图书馆版权保护问题中的应用摘要：近年来随着网络技术的发展，利用通信网络传送学术文献等图书资料复制品越来越普及，数字图书馆的版权保护问题也越来越得到学术界的关注。本文通过一种基于DCT域鲁棒水印技术的方法来举例说明，数字水印技术能够保护版权和信息安全，解决数字图书馆的版权保护问题。关键词：数字水印；数字图书馆；版权保护中图分类号：TP309.7数字图书馆是用数字技术存储和处理各种图片、文字和声像等文献的图书馆，也是一种多媒体制作的分布式信息系统，包括信息资源加工、存储、检索、传输和利用等过程。它是

2、基于网络环境下建成的，不受时空限制，可以实现跨区域、面向对象的网络查询和传播，缓解了高校图书馆文献服务与读者信息需求之间的矛盾。由于计算机技术和网络技术的高速发展，数字化作品的复制、下载、盗版等行为变得更加容易，知识产权保护问题比传统纸质文献也更为复杂和突出，这就需要一种技术能够有效的保护版权和信息安全。数字水印技术恰好解决了这一问题，它主要用于数字产品的版权保护及其真实性和完整性的认证，是当前多媒体信息安全领域发展最快的热点技术之一。81数字水印技术的概念及特性数字水印技术是一种信息隐藏技术，用来对数字作品进行

3、标记和鉴别，而不是保护数字作品免受非授权访问，属于事后保护手段[1]。它的基本思想是在数字文本、图像、音频和视频等数字产品中嵌入秘密信息，以便保护数字产品的版权、证明数字产品的真实可靠性、跟踪盗版行为，提供产品的附加信息。其中秘密信息可以是版权标识、用户序列号或产品相关信息。为了防止正常的数据操作技术对隐藏信息的破坏，数字水印技术应具有不易被正常数据操作破坏的特性[2]。通常，数字水印应具有如下的基本特性：（1）不可见性。它是指通过技术处理，是隐藏的信息无法被视觉或听觉发现。（2）鲁棒性。指保证隐藏数据不被正常的

4、数据操作技术破坏的特性。（3）安全性。指保证隐藏数据在遭到恶意攻击时不被破坏的特性。2数字水印技术的原理8数字水印系统主要包含嵌入和提取两大部分。嵌入过程至少有两个输入量：一个是原始信息或版权信息，它通过适当的变换后作为将被嵌入的水印；另一个是要被嵌入水印的载体，可以是文档、图片、音频、视频等。含有水印的载体，通常用于传输和转录，在传输或转录过程中可能会受到不同种类和程度的攻击。水印的嵌入要综合考虑到数字水印的不可见性和鲁棒性，在完成数字水印功能的同时兼顾这两个方面的需要，既保证数字水印的不可见性，又具备一定的鲁

5、棒性[3]。在提取水印时，将含有水印的作品作为输入量，利用水印提取算法，将水印从载体中提取出来。通常数字水印处理系统基本框架可以如图1所示。图1数字水印系统3典型算法实例根据水印的实现方法可将水印分成两类：空域算法和频域算法。空域算法就是直接修改图像的像素值，在图像的亮度或色带中嵌入水印信息，典型的算法是最低有效位（LSB）算法，这类方法的优点嵌入信息量大，具有较好的不可见性。AmitSingh等人提出了改进的LSB算法[4]。频域算法是利用某些数学变换，在变换域表示图像，通过改变图像的某些变换系数嵌入水印，再利

6、用反变换生成含有水印的图像。目前已有的方法主要集中在离散小波变换（DWT），离散余弦变换（DCT）、离散傅里叶变换（DFT）等等。这类方法具有较好的鲁棒性，可以抵抗一定强度的攻击，适用于数字图书馆数字作品的版权保护，在保证数字水印透明性及安全同时具备较高的鲁棒性[3]。OkkyungChoi等人提出了一种抗几何攻击的DCT域水印算法[5]。8下面以一种基于DCT域的鲁棒水印算法为例[6]，实现数字水印的嵌入和提取过程。3.1水印嵌入根据人类视觉系统（HVS）特性可知，图像的纹理越复杂，人眼对图像中的轻微变化就越不

7、敏感。为了实现原始载体图像和嵌入水印后的载体图像之间的感知相似性，应尽可能的将水印嵌入到图像中纹理较复杂的部分。具体步骤如下：（1）将原始载体图像分为互不重叠的8×8子块，再对每个子块进行DCT变换。（2）子块的方差σ2反映了子块的平滑程度，用来衡量子块纹理的复杂程度。当σ2较大时，认为子块中包含较为复杂的纹理或边缘信息。因此，应计算出所有子块的方差值，并选出方差值最大的前n块。子块平均灰度m和方差σ2的计算公式如下：（3）选择一幅二值水印图像作为版权信息，将二值水印图像转换为一维向量，并作为待嵌入的水印信息。根

8、据密钥K将水印信息嵌入到原始载体图像的中频部分，再将子块进行DCT逆变换生成含有水印的图像。3.2水印提取（1）将原始载体图像和含水印图像做DCT变换并求差，比较其相关性，确定序列mv。（2）计算子块的方差值，找到水印嵌入位置。8（3）根据序列mv和子块纹理复杂度的次序形成一维水印序列。（4）将一维水印序列重新构成二位水印图像，并以此进行版权认证。3.3实验结果本文在Ma