數(shù)字水印技術(shù)未來(lái)發(fā)展

趙曉華

西安電子科技大學(xué)，陜西西安 710071

1 數(shù)字水印技術(shù)

數(shù)字水印（Digital Watermark）技術(shù)，是指用信號(hào)處理的方法在數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽的標(biāo)記。這種標(biāo)記是能夠證明版權(quán)歸屬或跟蹤侵權(quán)行為的數(shù)字信息，像作者信息、公司商標(biāo)等，從而有效地保護(hù)作者的合法權(quán)益。這種標(biāo)記通常是不可見(jiàn)的，只有通過(guò)專(zhuān)用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。

嵌入數(shù)字作品中的信息必須具有以下基本特性:

1）隱蔽性。嵌入水印后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)相比，數(shù)字作品不會(huì)引起明顯的降質(zhì)，并且不易被察覺(jué)。

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，文件格式的變換不會(huì)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(wú)意或有意的信號(hào)處理過(guò)程后，數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別。嵌入水印后的數(shù)據(jù)經(jīng)受對(duì)數(shù)據(jù)一些惡意的處理，譬如濾波、再量化、抖動(dòng)等以及一些蓄意的攻擊后，應(yīng)該還能得到嵌入的數(shù)據(jù)。

4）密鑰的唯一性。不通的密鑰將產(chǎn)生不同的水印。

2 數(shù)字水印的分類(lèi)

數(shù)字水印有好多種，可以從不同的角度對(duì)其進(jìn)行劃分，劃分結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水印劃分方法及結(jié)果

3 數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字水印技術(shù)作為數(shù)字產(chǎn)品的保護(hù)技術(shù)，主要應(yīng)用在這幾個(gè)方面：

1）數(shù)字作品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)是當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于數(shù)字作品的拷貝、修改非常容易，而且可以做到與原作完全相同，所以只要原創(chuàng)者事先在自己的作品中嵌入水印技術(shù)，就可以有效地保護(hù)自己的版權(quán)，避免了不必要的糾紛；

2）商務(wù)交易中的票據(jù)防偽。隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，特別是精度超過(guò)1200dpi的彩色噴墨、激光打印機(jī)和高精度彩色復(fù)印機(jī)的出現(xiàn)，使得貨幣等各種票據(jù)的偽造變得更加容易。因此目前很多發(fā)達(dá)國(guó)家在票據(jù)中已經(jīng)開(kāi)始使用水印技術(shù)，通過(guò)對(duì)票據(jù)中水印的有無(wú)判斷，就可以方便快速地識(shí)別真?zhèn)危?/p>

3）聲像數(shù)據(jù)的隱藏標(biāo)識(shí)和篡改提示。數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)信息往往比數(shù)據(jù)本身更具有保密價(jià)值，如遙感圖像的拍攝日期、經(jīng)/緯度等。沒(méi)有標(biāo)識(shí)信息的數(shù)據(jù)有時(shí)甚至無(wú)法使用，但直接將這些重要信息標(biāo)記在原始文件上又很危險(xiǎn)。數(shù)字水印技術(shù)提供了一種隱藏標(biāo)識(shí)的方法，標(biāo)識(shí)信息在原始文件上是看不到的，只有通過(guò)特殊的閱讀程序才可以讀取。這種方法已經(jīng)被國(guó)外一些公開(kāi)的遙感圖像數(shù)據(jù)庫(kù)所采用；

4）隱蔽通信及其對(duì)抗。數(shù)字水印所依賴(lài)的信息隱藏技術(shù)不僅提供了非密碼的安全途徑，更引發(fā)了信息戰(zhàn)尤其是網(wǎng)絡(luò)情報(bào)戰(zhàn)的革命，產(chǎn)生了一系列新穎的作戰(zhàn)方式，引起了許多國(guó)家的重視。網(wǎng)絡(luò)情報(bào)戰(zhàn)是信息戰(zhàn)的重要組成部分，其核心內(nèi)容是利用公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保密數(shù)據(jù)傳送。迄今為止，學(xué)術(shù)界在這方面的研究思路一直未能突破"文件加密"的思維模式，然而，經(jīng)過(guò)加密的文件往往是混亂無(wú)序的，容易引起攻擊者的注意。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得利用公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保密通信有了新的思路，利用數(shù)字化聲像信號(hào)相對(duì)于人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)冗余，可以進(jìn)行各種時(shí)（空）域和變換域的信息隱藏，從而實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。

4 數(shù)字水印技術(shù)的未來(lái)

數(shù)字水印技術(shù)的研究以計(jì)算機(jī)科學(xué)、密碼學(xué)、算法設(shè)計(jì)等技術(shù)為基礎(chǔ)，水印技術(shù)有待于解決的問(wèn)題有水印算法安全性論證、水印攻擊與水印穩(wěn)健性評(píng)價(jià)、多重水印鑒別、水印與密碼的結(jié)合等。

數(shù)字水印技術(shù)的用途很廣，其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷地?cái)U(kuò)大。其未來(lái)發(fā)展的主要方向應(yīng)該是：結(jié)合職能體技術(shù)，開(kāi)發(fā)基于移動(dòng)代理的數(shù)字水印追蹤系統(tǒng)；面向電子商務(wù)，提供服務(wù)器端的完整性保護(hù)和客戶(hù)端的數(shù)據(jù)認(rèn)證；建立水印認(rèn)證中心，提供各種網(wǎng)上服務(wù)；開(kāi)發(fā)基于數(shù)字水印技術(shù)的數(shù)字作品；面向更廣泛的數(shù)字媒體，如三維動(dòng)畫(huà)、數(shù)字地圖等，開(kāi)發(fā)基于數(shù)字水印的安全保護(hù)產(chǎn)品；與密碼技術(shù)，尤其是數(shù)字簽名技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)造綜合的數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)；使用各種生物認(rèn)證技術(shù)（如指紋、視網(wǎng)膜）構(gòu)造專(zhuān)人標(biāo)識(shí)水印。

數(shù)字水印技術(shù)作為數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域中的新生事物，具有很高的技術(shù)含量和很強(qiáng)的生命力，同時(shí)也孕育著巨大的商機(jī)，在未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將產(chǎn)生巨大的作用，也將會(huì)有更多的人投入到數(shù)字水印技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中來(lái)。

[1]王炳錫，陳琦，鄧峰森.數(shù)字水印技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[2]楊義先.數(shù)字水印理論與技術(shù)[M].高等教育出版社，2006.

[3]金聰.數(shù)字水印理論與技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2008.

[4]劉海濤.數(shù)字音頻水印算法的研究與設(shè)計(jì)[D].北京郵電大學(xué)碩士論文，2008.