数字水印的发展简介new

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1、数字水印的发展简介—水印背景、算法及相关理论纪震博士、副教授Dr.JiZhen,AssociateProf.FacultyofInformationEngineering,SZU2002.10.01内容安排顺序¢数字水印提出的背景¢数字水印的概念、特性及分类¢图像数字水印的几种算法¢常见的几种数字水印攻击方法¢今后研究方向¢数字水印涉及的相关理论及软件数字水印提出的背景¢多媒体信息安全中传统的加解密系统并不能很好地解决版权保护问题。因为，虽然经过加密后只有被授权持有解密密钥的人才可以存取数据，但是这样就无

2、法向更多的人展示自己的作品；而且数据一旦被解开，就完全置于解密人的控制之下，原创作者没有办法追踪作品的复制和二次传播。数字水印的概念¢数字水印（digitalwatermark）技术，是指在数字化的数据内容中嵌入不明显的记号。被嵌入的记号通常是不可见或不可察的，但是通过一些计算操作可以被检测或者被提取。水印与源数据（如图象、音频、视频数据）紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。1原始图像2加入水印后的图像3水印数字水印的特性µ透明性（

3、隐藏性）。µ强壮性（免疫性）：所谓的操作包括：传输过程中的信道噪声、滤波、增强、有损压缩、几何变换、D/A或A/D转换等。所谓的攻击包括：篡改、伪造、去除水印等。µ隐藏位置的安全性：指将水印信息藏于目标数据的内容之中，而非文件头等处，防止因格式变换而遭到破坏。µ无歧义性：恢复出的水印或水印判决的结果应该能够确定地表明所有权，不会发生多重所有权的纠纷。µ通用性：好的水印算法适用于多种文件格式和媒体格式。通用性在某种程度上意味着易用性。数字水印的分类¢1.可视水印与不可视水印。¢2.易损水印和鲁棒水印。¢3.

4、空域水印和频域水印：直接在空域中对采样点的幅度值作出改变，嵌入水印信息的称为空域水印；对变换域中的系数作出改变，嵌入水印信息的称为频域水印。¢4.非盲水印和盲水印。¢5.私有水印和公开水印。¢6.对称水印和非对称水印。通用数字水印系统框架用户密钥插入水印输入数据水印数据水印信号a:水印插入用户密钥提取水印提取出的水印水印数据b:水印提取用户密钥水印数据检测水印判决(是或否)指定水印c:水印检测(适用于强壮水印)图1-3：通用水印系统框图图像数字水印的算法¢.空域算法：此算法首先把一个密钥输入一个m-序列发

5、生器来产生水印信号，然后排列成2维水印信号，按象素点逐一插入到原始图象象素值的最低位。由于水印信号被安排在了最低位上，它是不可见的，基于同样的原因，它可以轻易地被移去，因此不够强壮。¢.文本水印算法：它们主要是通过轻微改变字符间距，行间距或是增加、删除字符特征如底纹线等方法来嵌入水印。或是在符号级或语义级加入水印。例如，可以用big替换文本中的large。¢一种基于改变图象数据统计特性的水印算法，该算法首先随机选取N对象素点，然后通过增加象素对中一个点的亮度值，而相应降低另一个点的亮度值的调整来隐藏信息。

6、¢.频域算法：图象的频域空间中可以嵌入大量的比特而不引起可察的降质，当选择改变中频或低频分量（除去直流分量）来加入水印时，强壮性还可大大提高。频域水印技术可以利用通用的离散余弦变换，小波变换和傅立叶变换等变换方法。¢.压缩域算法：把水印信号加到表示视频帧的数据流中去。对于输入的MPEG-2数据流而言，可分为数据头信息、运动向量和DCT编码信号块三部分，对DCT编码数据块中每一输入的Huffman码进行解码和逆量化，把得到的DCT系数与相应水印信号块的变换系数相加，对新的DCT系数重新进行量化和Huffma

7、n编码。然后比较新的Huffman码字的位数n1与原来的无水印系数的码字n0，只在n1不大于n0的时候才传输水印码字，否则传输原码字。这就保证了不增加视频数据流的位率。¢.NEC算法：NEC实验室的COX等人提出的基于扩展频谱的水印算法,原则为：¢1)水印信号应该嵌入源数据中对人的感觉最重要的部分。在频谱空间中，这种重要部分就是低频分量。这样，攻击者在破坏水印的过程中，不可避免地会引起图象质量的严重下降。¢2)水印信号应该由具有高斯分布的独立同分布随机实数序列构成。这使得水印经受多拷贝联合攻击的能力大大增

8、强。¢3）实现方法是：对整幅图象做DCT变换，选取除DC分量外的1000个最大的DCT系数插入由N(0,1)所产生的一个实数序列水印信号。¢生理模型算法：利用人的生理模型的特性，包括HVS和HAS来提高多媒体数据压缩系统质量和效率。它们的基本思想是利用从视觉模型导出的JND描述来确定在图象的各个部分所能容忍的数字水印信号的最大强度，从而避免破坏视觉质量。这一方法同时具有好的透明性和强壮性。数字水印攻击分析¢1.鲁棒性攻击¢它包