数字水印技术综述new

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1、万方数据辽宁大学学报自然科学版第37卷第3期2010年数字水印技术综述JOURNALoFUAoNlNGUNⅣERSITYNaturalSc／encesE如ionV01．37No．32010吴亚坤。，邸春红(辽宁大学计算中心。辽宁沈阳110036)摘要：数字水印技术作为数字媒体版权保护的重要手段越来越引起人们的重视．讨论了数字水印的概念、特征，总结了数字水印分类方法，分析了数字水印实现原理及关键技术，并讨论了数字水印技术的应用范畴和未来的研究重点．关键词：数字水印；数字媒体；版权保护中图分类号：TP309文献标识

2、码：A文章编号：1000-5846(2010)03-0202-05O引言信息媒体的数字化极大地提高了信息的存取效率，Intemet的普及又为数字信息在世界范围内的迅速传递开辟了便捷的途径．目前，数字音频、数字图像和数字视频等各种数字作品在网络上的发布比比皆是．然而，开放的网络环境和便捷的信息处理技术，也导致了信息安全和数字作品的版权保护问题Et趋严重，如何解决网络环境中数字媒体的版权保护和信息安全已经引起各行业的普遍关注．新兴的边缘学科数字水印技术作为信息隐藏技术研究领域的重要分支，被认为是解决上述问题的最具潜

3、力的技术之一，也正成为信息安全领域的一个研究热点[6t7】．1数字水印及特征数字水印技术通过一定的算法将具有特定意义的水印信息隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，其中的水印信息可以是作品的序列号、公司标志等，用以证明创作者对其作品的所有权，作为鉴定、起诉非法侵权的证据．—般来讲，数字水印应具有如下的基本特征【1’1l’12】：(1)隐蔽性：也称透明性或不可感知性，它具有两层含义，一方面指水印本身应该无法被看见或听见，另一方面指嵌入水印后，水印数据与原始数字作品的数据集成在一起，不能使被保护数据发

4、生可感知的失真．(2)安全性：指水印信息隐藏的位置及内容不为人所知，文件格式的变换不会导致水印数据的丢失，非授权用户无法检测和破坏水印．(3)鲁棒性：又称免疫性或稳健性，指嵌入水印后的数字作品在经过各种有意或无意的信号处理或攻击后，水印仍能保持完整性，仍能被成功检测．常见的信号处理包括滤波操作、几何变换、数据压缩、信息处理等．可能的攻击有伪造攻击、共谋攻击等．(4)确定性：对受保护的数字作品的真伪或归属问题，水印应能为其提供可靠、具有法律效力的证据．(5)水印容量：指可被嵌入到原始数字作品中的水印信息量．水印信

5、息量必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或是购买者的序列号，以便在发生版权纠纷时，版权保护．(6)错警率：包括虚警率和漏检率．虚警率指在不含水印的原始数据中错误地检测出水印的概率．漏检率指没有从含水印的原始数据中检测出·作者简介：吴亚坤(1966一)，女，辽宁沈阳人，副教授．从事计算机教学及研究收稿日期：2010—01—20．万方数据第3期吴亚坤，等：数字水印技术综述水印的概率．只有错警率足够低，系统才能安全可靠地使用．设计水印时必须围绕上述性能指标选择合适的技术．有些特性之间是不相容的，如鲁棒性

6、和信息容量，需要根据不同的应用环境适当取舍．例如，用于隐蔽通信的水印，水印容量极为重要，由于通信方式隐蔽，遭篡改攻击的可能性很小，因而对鲁棒性要求不高．而对保证数据安全的水印来说，各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险，所以鲁棒性十分重要，隐藏数据量要求不高．2数字水印分类及特点数字水印的分类方法有很多种，这里仅讨论一些常见的分类方法及各类水印的特点【l-101．(1)按水印抗攻击能力划分可分为鲁棒水印，脆弱水印与半脆弱水印三种．鲁棒水印是使用最多的一种水印，它可以抵抗常见的攻击，包括：添加噪声、压缩(JP

7、EG，MPEG)、滤波、图像量化与增强、打印及重扫描、几何攻击等．鲁棒水印主要应用于版权声明中，用于在数字作品中标识著作权信息，如作者、作品序号等．脆弱水印很容易被破坏，任何对数字媒体信息的更改都会破坏水印的完整性，导致水印难以检测和提取，主要用于多媒体内容的真实性，完整性检验等应用中．半脆弱水印介于鲁棒水印与脆弱水印之间，能够容忍一定程度的媒体信息的改变，对通常的非恶意处理(如压缩)不敏感，而对转变图像的信息(如替换一部分图像)应很敏感，是用于鉴定的理想水印．(2)按水印的提取过程划分可分为盲水印和明文水印(

8、非盲水印)两种．在提取或检测水印的过程中，明文水印需要原始数据，而盲水印只需要密钥，不需要原始数据．一般来说，明文水印的鲁棒性比较强，但其应用受到存储成本的限制．目前学术界研究的数字水印大多数是盲水印，是水印算法的发展方向．(3)按水印内容本身划分可分为元意义水印和有意义水印两种．无意义水印通常为随机序列，例如伪随机序列、高斯随机序列等．如果解码后的水印序列有若干码元错误，只能通过统计