圖像濾鏡技術與數字檔案館

彭柳

摘要：本文論述了數字水印技術在數字檔案館中的應用，重點探討了一種被廣泛應用的技術——圖像濾鏡的隱蔽性、魯棒性、安全性、不可逆性、唯一性等特點，并對其嵌入數字水印組件和閱讀數字水印組件如何保護數字檔案進行深入研究，具體介紹了Photoshop軟件中濾鏡插件的應用方法，以及在具體使用過程中應該注意的事項。

關鍵詞：數字檔案 圖像濾鏡技術 Digimarc 數字水印

Abstract：This paper discusses the application of digital watermarking technology in digital archives， focuses on a widely used technique of image filter invisibility， robustness， security， irreversible characteristics and uniqueness. And in-depth study of how to protect the digital archives of digital watermarking and digital water reading component seal components， and introduces the application method of the Photoshop software filter plug-in， and should pay attention to in the concrete use in the process of.

Key Words：Digital archives； Image filter； Digimarc；Watermarking

中圖分類號：TP317.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0248-02

1 數字水印技術在數字檔案館中的應用

數字檔案館所存儲的檔案全部由電子檔案組成，與傳統紙質檔案的存儲和提供利用方式差別巨大。要使電子檔案具有與紙質檔案同等法律效力，必須保證電子檔案所承載的信息必須與紙質檔案一樣有真實性、完整性、可靠性、不易篡改，否則數字檔案館的數字化館藏則失去了利用價值和存在的意義。

數字水印可以解決數字化檔案的法律憑證問題。利用特殊技術將某一種不可見的數據標識，即數字水印，隱藏于電子圖片文件中，嵌入的數字水印可以通過解碼器提取其中的隱藏信息，不影響電子檔案的正常利用，可以準確反應電子檔案形成者的所有權證明，可保證電子檔案的真實性。當攻擊者試圖刪除水印或者篡改水印信息時，原文件也會受到損毀，當我們用解碼器提取水印時就會報警提醒修復原文件，具有魯棒性的水印和其他技術的結合還可能實現原文件的自動恢復。

下面介紹一種目前應用較為廣泛的圖像水印技術——圖像濾鏡，利用ADOBE公司的Photoshop軟件Digimarc圖像濾鏡編輯電子檔案圖像。

2 Digimarc圖像濾鏡的特點

Photoshop軟件集成了Digimarc公司開發的數字水印插件，即Digimarc濾鏡。美國Digimarc公司是最早從事數字水印軟件開發的企業之一，其專利技術產品提供將一些信息數據隱蔽地嵌入到多種媒體文件中，并提供數字水印認證服務。

Photoshop軟件提供的Digimarc圖像濾鏡操作方便、靈活，嵌入的數字水印效果較好。該濾鏡由嵌入數字水印組件（Embed Watermark）和閱讀數字水印組件（Read Watermark）兩個組成部分，分別對應著數字水印的嵌入功能和讀取功能。它們的主要作用是為Photoshop格式的圖像加入著作時間、圖像標識號等數字圖片作者的完整信息。具有以下特性：

（1）隱蔽性。嵌入的水印信息是用紋理形式加入到圖像中的，普通肉眼看不見，只能用圖像處理軟件進行讀取，因此圖像濾鏡的數字水印具有隱蔽性，不易被攻擊者發現。

（2）魯棒性。嵌入的數字水印可長期保存，并且不可與圖片分離，即便對嵌入了數字水印的圖像進行打印和再次掃描，水印中的信息仍然存在，對圖像使用其他根據進行顏色修正、翻轉等多種操作也不會對水印產生任何影響。

（3）安全性。嵌入水印后不會影響圖像的品質，用任何其他的軟件對圖片進行復制、修圖等多種操作都不會有阻礙。

（4）不可逆性。嵌入的數字水印只能一次嵌入，且不能更改也不能取消，即不能對同一圖像嵌入不同內容的數字水印。這樣可以保證圖像中的水印無法被攻擊者修改，只能如實反應改圖像的版權信息。

（5）唯一性。每張圖像只能允許嵌入一種版權信息，即不能多次對同一圖像嵌入不同內容的數字水印，因為版權所有者一般都是唯一的，這也與實際的版權保護法律規定是一致的，為數字檔案的可靠性提供證據。

3 Digimarc圖像濾鏡的使用方法

3.1 嵌入數字水印濾鏡的方法

使用Embed Watermark濾鏡能夠在圖像中加入著作權信息，當其他用戶使用該圖像時，會提醒用戶，該圖像已經使用Digimarc Picture Marc技術在圖像中嵌入了數字水印，即著作權已受保護。Embed watermark嵌入數字水印之前，要先對數字圖像進行處理。因圖像濾鏡只能用于RGB、Lab、CMYK或灰度圖像，其他模式的圖像需要轉換才能嵌入水印。在圖像中嵌入水印之前，需完成全部圖像的編輯操作，然后再使用該濾鏡。圖像在壓縮設置和色彩設置以及品質設置時都應盡量選擇較高級別，才能讓經過壓縮后的數字水印更清晰、隱蔽性更好。

數字水印和電子簽名一樣，由國際上幾大公司提供數字認證。Digimarc濾鏡使用的數字認證理所當然由Digimarc公司提供。要在圖像中嵌入數字水印，必須先到Digimarc公司注冊，申請一個ID號，然后將這個ID號碼隨同所有者、制作時間等著作權信息一并插入到圖像中。具體操作如下：

（1）申請用戶ID號。打開Photoshop軟件，單擊菜單欄上的Filter選項，依次單擊子菜單Digimarc和bed watermark選項， 即可打開Embed Watermark對話框申請新ID號。

（2）制作圖像濾鏡。在子菜單Digimarc中選擇Copyright Information選項組中勾選上的Copyright Year（版權年度）、Image ID（圖像號），在文本框中輸入圖像所有者的相關信息。

（3）設定圖像濾鏡屬性。數字水印對著作權保護作用關鍵要對Image Attributes（圖像屬性）選項組中對圖像的以下屬性進行合理設定：Restricted Use（限制使用），Do Not Copy（禁止復制），Verify（校驗）， Watermark Durability（耐久性）。

（4）以上步驟完成后，單擊OK按鈕，就可以嵌入數字水印。水印一旦嵌入，就不能對其進行更改了。如果需要更改設置必須在單擊OK按鈕之前，重復（2）或（3）中的操作。

3.2 讀取數字水印濾鏡的方法

Photoshop軟件中的Read Watermark濾鏡主要是用來讀取圖像中的數字水印內容。含有數字水印的圖像窗口標題欄和狀態柱上會顯示出一個符號。具體操作只需單擊Filter菜單，依次選擇Digimarc和Read Watermark子菜單，Photoshop軟件就會對圖像內容進行分析，并彈出一個對話框顯示創作者 ID、版權年份和圖像的使用權限等信息。

若想或者版權所有者更詳細的信息，可點擊按“Web 查找”以獲得有關圖像所有者的更多信息。此選項將啟動瀏覽器，并連接到Digimarc公司網站，該站點上顯示了給定創作者 ID 的詳細聯系信息。撥打“水印信息”對話框中列出的電話號碼，可得到以傳真方式發回的信息。如果Photoshop軟件找不到數字水印信息，或者數字水印遭到破壞，則會彈出消息框提示用戶該數字圖像無水印或水印已經損壞。

4 圖像濾鏡使用中的注意事項

（1）由于水印效果不能取消，在嵌入水印之前，需保留一套備份檔案圖片。

（2）濾鏡只能應用于當前可視圖層，且一次只能應用在一個圖層上。如果要處理分層圖像，則應該在添加濾鏡之前拼合圖層，否則水印信息只會被添加到當前編輯的圖層中，其他圖層中無法添加。

（3）濾鏡不能應用于位圖模式和48bit RGB模式的圖像，只能應用于圖層的有色區域，對完全透明的區域沒有效果。

（4）有些濾鏡在內存中處理運算，所以計算機的內存容量對濾鏡的生成速度影響很大。

（5）前一次使用的濾鏡將保留在Filter菜單的頂部，可以通過執行此命令對圖像再次應用上次使用過的濾鏡效果，可減免一些重復操作的步驟。

（6）如果在圖像濾鏡參數設置窗口中對自己調節的效果感覺不滿意，希望恢復到調節前的參數，可以按住Alt鍵，這時取消按鈕會變為復位按鈕，單擊此鈕就可以將參數重置為調節前的狀態。

（7）Digimarc增效工具需要32位的操作系統。它們在64位版本的Windows操作系統和Mac OS系統中不受支持。