數字水印技術研究

王樞　葛運龍　黃正興

摘 要 本文對數字水印技術的背景、特征、一般攻擊方法、存在問題做了一個研究。

關鍵詞 數字水印 攻擊 問題

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

0前言

近年來，多媒體技術和網絡技術的迅猛發展，使得互聯網上的數字媒體應用正在呈爆炸式的增長，這給人們的生活帶來了極大的便利，然而多媒體信息卻極易被復制和修改，而且難以追蹤修改的痕跡。近年來，具有偽裝特點的新興信息安全技術——信息隱藏技術應運而生，并成為隱蔽通信和版權保護的有效手段，迅速成為國際上研究的熱點。

1數字水印特征

嵌入載體中的數字水印應具備以下特性：

（1）嵌入有效性：水印載體是輸入到檢測器后能檢測出水印的載體。根據這種水印載體的定義，水印系統的有效性就是指嵌入水印后能夠檢測到水印的概率。

（2）透明性：透明性也叫不可感知性或保真度。是指向數字載體中嵌入水印后不會引起被保護作品可感知的質量退化，很難發現水印載體和原始載體的差別。

（3）無歧義性：也叫確定性，要求嵌入的水印信息必須是能夠足以證明該多媒體內容所有者的標志信息，該標志信息能夠被唯一確定地檢測出來，防止版權糾紛，以達到版權保護的目的。

（4）錯誤檢測率：包括虛檢率和漏檢率，虛檢是指在實際不含水印的作品中檢測出水印，而漏檢是指在實際含水印的作品中沒有檢測出水印。

（5）魯棒性：魯棒性指的是加入載體的水印能夠在圖像受到某些攻擊或變換操作后（噪聲、濾波、壓縮、數模轉換等），不會丟失，在檢測提取后仍可以識別。

（6）安全性：是指嵌入的水印能夠抵抗各種類型的攻擊，并且任何第三方都不能仿造他人的水印信息，而且即使水印信息被非法用戶提取出來，也無法識別，也就是說數字水印的信息應該是難以篡改或偽造的。

2水印攻擊方法

對含水印圖像的常見攻擊方法按照對圖像的操作目的主要分為兩大類：有意攻擊攻擊和無意攻擊。

水印由于它本身的特性必須對一些無意攻擊具有較強的魯棒性，常見的無意攻擊有：有損壓縮，剪切，增強、模糊和其他濾波算法，亮度和對比度的修改，放大、縮小和旋轉，圖像傳輸過程中的噪聲干擾等。

而對于水印的有意攻擊的一般分類為：

（1）仿造水印的抽?。罕I版者對于特定產品生成的一個信號使得檢測算子輸出一個肯定結果，其中是一個從來不曾嵌入產品中的水印信號，盜版者把它作為自己的水印。

（2）仿造的肯定檢測：盜版者用一定的程序找到某個密鑰，使水印檢測系統能夠輸出肯定的結果，這個結果作為盜版者聲明的自己的水印，該密鑰被用于表明盜版者對產品的所有權。

（3）統計學上的水印抽?。寒斪髌匪姓咴诖罅康臄底肿髌酚猛幻荑€加入水印時，攻擊者可以用統計估計的方法去除水印，這種統計學上的可重獲性可以通過使用基于產品內容的水印來防止。

（4）多重水?。汗粽呖赡軙媚撤N算法在已載有版權標識水印的作品中嵌入他自己的水印，從而使得攻擊者和產品的原始所有者，都能用自己的密鑰在產品中檢測出自己的水印，這時造成的版權糾紛問題難以解決。

3存在問題

數字水印技術按照應用領域可分為脆弱性數字水印、魯棒性數字水印和半脆弱性數字水印。脆弱水印是將數字水印嵌入到多媒體數據中，當多媒體數據受到懷疑時，提取該水印來鑒別多媒體內容的真偽，并指出篡改位置，甚至攻擊類型等。魯棒水印是添加在多媒體數據中的某些能證明版權歸屬或者跟蹤侵權行為的信息。脆弱水印和魯棒水印都屬于單水印技術，而單水印技術往往存在功能單一的問題。目前的很多重要信號，既要對它們的版權進行保護，又要證明其內容沒有被惡意篡改，因此有必要開發出能夠同時滿足版權保護和內容認證兩種要求的水印技術。半脆弱水印技術是解決這個問題的一種方法，它的性能介于魯棒水印和脆弱水印之間，但很難做到較強的魯棒性和敏感的脆弱性相結合。近年來出現的雙重水印技術解決了這一問題。

雙重水印技術是在某個載體中同時嵌入魯棒水印和脆弱水印，這種方法存在兩種水印之間相互干擾的問題。由于脆弱水印對圖像修改很敏感，魯棒水印相對比較穩定，因此目前大部分雙重水印算法都是以先嵌入魯棒水印，后嵌入脆弱水印的方法來減小這兩種水印的相互影響。這種方法雖然對水印檢測結果影響較小，但不能做到完全沒有影響，并且嵌入的雙重水印由于嵌入容量大，干擾了圖像原有信息，使得原始載體圖像失真相對較大。

4結束語

數字水印技術是國際學術界興起的一個前沿研究領域。它與信息安全、信息隱藏、數據加密等均有密切的關系。特別是在網絡技術和應用迅速發展的今天，水印技術的研究更具研究意義。今后水印技術的研究主要還是在認證和版權保護兩個大的方面，基于這兩個方面也出現了很多新的研究方向。

參考文獻

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