数字水印技术

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1、数字水印1引言数字媒体的增殖给版权保护带来了压力。传统的加密系统容许合法用户访问加密内容，一旦数字媒体被破解，就无法追踪非法媒体的复制和发行。数字水印可以补充加密的不足，数字水印永久的植入到媒体数据中，可以追踪非法媒体的发行。数字水印需要满足以下几点：1．数字水印是无形的，不能干扰数字内容。2．数字水印很难去处。数字水印能够抵抗某些变换（信号处理，几何变换，攻击）。3．数字水印要有普遍性，数字水印算法能够应用于音频、视频和图片。本文介绍数字水印中的一些方法。2扩频水印扩频水印借鉴了扩频通信原理。扩频通信所谓扩频通信，是扩展频谱通信的简称。它是指用来传输信息的射频带

2、宽远大于信息本身带宽的一种通信方式。根据仙农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出的信道容量公式，即仙农公式：　　C=W×Log2(1+S/N)　　式中：C--信息的传输速率S--有用信号功率W--频带宽度N--噪声功率由式中可以看出：　　为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽W或提高信噪比S/N。换句话说，当信号的传输速率C一定时，信号带宽W和信噪比S/N是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信

3、噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。扩频水印有两个特点：1．水印结构。插入的水印是互相独立的，且符合N(0,1)高斯分布。2．插入策略。水印插入在频域中，对图像影响比较大的那些点。图像处理过程1．有损压缩，有损压缩去除（一般在频域中）了对视觉影响较小的部分（通常是高频部分）。2．几何变换。几何变换指旋转、缩放和剪切等。其中缩放变换滤除了图像中的高频成分，旋转操作可以通过和原始图像比较来恢复，剪切变换导致图像的损失。由于扩频水印是加在频域部分，因此这些影响比较小。3．信号处理，包括模数转换、数模转换和信号增强等，这些变换都是非线性的，可以利用原始图像来

4、恢复。扩频水印编码在图像处理中经常会滤除不重要的部分（高频部分），如果空域或者高频部分加水印，加入的水印会在图像处理中被滤除。为了改变这点，扩频水印在图像中频谱的重要部分（一般指低频部分）加入水印，且分布在各个频谱点上的水印的能量足够小，这样既保证了水印的鲁棒性，又保证水印对图像质量的影响可以很小。在本文中，加入长度为n的水印时，先对图像的N*N点做DCT变换，将水印分别加入幅度最大的n个频谱点上。水印结构扩频水印中的水印X是一个序列，既，其中独立且服从N（0，1）的正态分布（其它分布也可以，例如独立且在{0,1}、{-1,1}或[0,1]中服从均匀分布）。有关水

5、印的操作如下：1．加入水印。从图像数据（频谱中幅度最大的前n个点）中抽取出序列V＝，将水印X加入到V中生成，用V’替换D中的V得到，既加入水印的图像。2．攻击水印。攻击者改变，生成D*。3．检测水印。在检测受攻击的内容D*中的水印时，从D*中提取出水印下面分别介绍扩频水印的加入、检测，并分析扩频水印的抗攻击性。加入水印将水印X加入到内容V时需要一个缩放因子，以下公式表示3种不同的加入方法。其中公式（1）不适合V变化大的情况，例如，当时，加入水印100显得微不足道，当时，加入水印100又显得过大。公式（2）（3）的适应性比较好。水印检测检测水印时，先从V*中取出水印

6、X*，对照加入的水印X，计算：如果大于阙值T，表示V*中存在水印X。试验数据1．水印的唯一性。2．图像缩放。1．JPEG编码。2．抖动。Dithering（抖动）是Gif压缩中一项十分有用的技术。由于GIF和PNG只有256种颜色，因此，在表现一些含有丰富色彩信息的照片图像或含有平缓过度色的图像时，就会出现梯田状的条形色块，这时，我们就需要用到Dithering（抖动）功能，Dithering可以模仿一些在调色板无法找到的颜色，从而使得整个图像颜色与颜色之间的过渡更为自然，不过，Dithering同样会使图像Size变大,因此，我们更多的将这项技术应用于区域压缩。

7、按下按钮可以清除Dithering的值。3．剪切。4．打印－复印－扫描。5．水印攻击。6．共谋攻击。