數(shù)字水印的研究現(xiàn)狀與發(fā)展

夏文財(cái)

摘 要 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了數(shù)字圖像水印技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。如何確保通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字信息安全，防止秘密信息泄漏，已成為電子商務(wù)領(lǐng)域亟待解決的問題。本文對(duì)數(shù)字水印在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行和應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞 數(shù)字水印 信息安全

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

數(shù)字水印技術(shù)不僅在信息安全方面具有重要地位，而且還具有較好的經(jīng)濟(jì)前景。到目前為止，已經(jīng)有一大批國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者對(duì)數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行了大量的研究和探索。1994年召開的圖像處理國(guó)際會(huì)議最早提出了數(shù)字水印的概念，第一屆國(guó)際信息隱藏學(xué)術(shù)研討會(huì)于1996年5月在英國(guó)劍橋牛頓研究所召開，標(biāo)志著信息隱藏學(xué)的正式誕生，同時(shí)數(shù)字水印技術(shù)得到了迅速發(fā)展。

1數(shù)字水印的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)外許多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和公司非常重視對(duì)數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行的研究，定期組織召開專門的國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。其中，具有代表性的有麻省理工學(xué)院、劍橋大學(xué)、伊利諾斯大學(xué)和明尼.蘇達(dá)大學(xué)等院校；美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和空軍研究所等實(shí)驗(yàn)室；IBM公司、微軟公司、朗訊公司、CA公司、Sony公司和菲利浦公司等著名軟件公司也對(duì)數(shù)字水印進(jìn)行了大量的研究。從20世紀(jì)90年代末期開始，數(shù)字水印系列的相關(guān)產(chǎn)品相繼出現(xiàn)在市場(chǎng)中。在圖像數(shù)字水印方面，美國(guó)的Digimarc公司最先推出了一款商用水印軟件，Adobe公司將該軟件應(yīng)用到Photoshop和CorelDraw圖像處理軟件中。AlpVision、Signum和MediaSec等公司隨后也推出了自己的數(shù)字水印系列的相關(guān)產(chǎn)品。

在國(guó)外數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)一些研究單位和高校也紛紛投入到數(shù)字水印的研究中，其中北京郵電大學(xué)的楊義先、鈕心忻等，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的孫圣和、牛夏牧、陸哲明等，天津大學(xué)的張春田、蘇育挺等，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所的劉瑞禎、譚鐵牛等都在該領(lǐng)域做了一些開拓性的研究工作。2013年10月，在西安武警工程大學(xué)舉辦的信息隱藏技術(shù)暨多媒體信息安全研討會(huì)是國(guó)家舉辦的第11屆信息隱藏技術(shù)研討會(huì)（CIHW），重點(diǎn)討論了如何促進(jìn)數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展和在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。會(huì)議的召開促進(jìn)了學(xué)科間的交流及水印技術(shù)的研究。國(guó)家自然科學(xué)基金，“863計(jì)劃（國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃）”，“973項(xiàng)目（國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃）”等項(xiàng)目都將數(shù)字水印技術(shù)納入其中。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些公司加入到生產(chǎn)水印產(chǎn)品的行列中，其中，上海阿須數(shù)碼有限公司和宇飛信息工程有限公司在水印產(chǎn)品的生產(chǎn)中業(yè)績(jī)突出。盡管這些公司開發(fā)的水印軟件還存在一些問題，不夠完善，但水印公司的創(chuàng)辦標(biāo)志著數(shù)字水印技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究已開發(fā)、應(yīng)用到實(shí)際工作中，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)水印技術(shù)的進(jìn)步。如今，國(guó)際間的文化交流與技術(shù)合作促進(jìn)了國(guó)內(nèi)數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展，可以說結(jié)合國(guó)情，國(guó)內(nèi)數(shù)字水印技術(shù)的研究已形成了自己特有的思路。

盡管在數(shù)字水印研究方面做了大量工作，取得了豐碩的研究成果。但是，縱觀數(shù)字水印技術(shù)領(lǐng)域，許多問題并未得到較好的解決，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）數(shù)字水印的理論體系不完善。對(duì)基礎(chǔ)理論的研究不夠深入，未形成完整的理論體系和標(biāo)準(zhǔn)化的基本原理和基本方法。

（2）水印系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法不規(guī)范。在對(duì)水印系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，仍未具有公認(rèn)的水印評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，無法對(duì)水印系統(tǒng)進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)和公正的比較。

（3）水印系統(tǒng)的抗攻擊能力有待提高。隨著水印技術(shù)的發(fā)展，水印的攻擊方法也各式各樣，如果數(shù)字水印的產(chǎn)品在應(yīng)用中存在缺陷，攻擊者就能輕易地破解水印算法或破壞水印，達(dá)不到設(shè)計(jì)水印系統(tǒng)時(shí)的預(yù)期效果。

（4）水印距實(shí)際應(yīng)用仍有差距。在水印技術(shù)與其它技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，加快水印的研究與開發(fā)，使之較好地應(yīng)用到實(shí)際工作中。

隨著水印研究的不斷深入，水印系統(tǒng)存在的問題也會(huì)隨之出現(xiàn)，而且隨著水印系統(tǒng)的不斷完善，對(duì)水印系統(tǒng)的攻擊方式也可能有多種變換，為應(yīng)對(duì)各種攻擊手段，水印系統(tǒng)需要不斷改進(jìn)。相信隨著研究的深入，數(shù)字水印技術(shù)一定能在更廣闊的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

2數(shù)字圖像水印技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

隨著電子商務(wù)的興起和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字信息的傳輸安全和真?zhèn)舞b別正面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。將數(shù)字圖像水印技術(shù)應(yīng)用于商務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)，能有效保證重要信息的安全。數(shù)字圖像水印在電子商務(wù)中應(yīng)用主要有以下幾方面：

2.1版權(quán)保護(hù)

在數(shù)字圖像中加入用于識(shí)別版權(quán)的信息，能有效證明數(shù)字圖像的版權(quán)所有，避免產(chǎn)生版權(quán)糾紛。加入的版權(quán)信息也能讓收到圖像的一方確認(rèn)圖像的來源和安全性，對(duì)圖像進(jìn)行真?zhèn)舞b別，判斷圖像的真實(shí)性。

2.2內(nèi)容認(rèn)證

在數(shù)字圖像中加入用于內(nèi)容認(rèn)證的數(shù)字水印，以便在使用時(shí)對(duì)該圖像進(jìn)行內(nèi)容認(rèn)證，確認(rèn)圖像的內(nèi)容是否完整。若發(fā)現(xiàn)圖像已被篡改，則根據(jù)數(shù)字水印的特性對(duì)篡改進(jìn)行定位或恢復(fù)，并判斷被篡改的圖像是否影響圖像的使用。

2.3操作跟蹤

在圖像中加入可以用來記錄操作的水印，以便查找圖像的操作過程中是否存在違規(guī)行為，水印可將圖像從創(chuàng)建開始的所有操作一一列出。

2.4拷貝控制

在圖像中加入用來拷貝控制的水印，以便在圖像拷貝時(shí)，先確定該圖像是否能夠被拷貝，再確定拷貝設(shè)備是否具有拷貝該圖像的權(quán)限。當(dāng)全部符合條件時(shí)才能拷貝，嚴(yán)格控制數(shù)字圖像的拷貝，可防止圖像的任意傳播。

2.5隱蔽通信

將秘密信息嵌入到公開的數(shù)字圖像中，并在公共網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，利用數(shù)字水印的不可見性，使嵌入秘密信息的數(shù)字圖像在視覺上不會(huì)有明顯的差異，以便攻擊者不易發(fā)現(xiàn)嵌入在數(shù)字圖像中的秘密信息，若對(duì)信息進(jìn)行加密，即使秘密信息被惡意第三方發(fā)現(xiàn)，也不能輕易地被檢測(cè)和破譯。

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