第四章 數字水印技術

第七章數字水印技術目錄5.1發(fā)展史及現(xiàn)狀5.2基本原理5.3數字水印嵌入方法5.4各種數字作品的水印5.5基于數字水印的版權保護協(xié)議

5.1發(fā)展史及現(xiàn)狀起源于古老的水印技術，如鈔票水印等1954年，Muzak公司的EmilyHembrooke為帶有水印的音樂作品申請了一項專利，空間域水印產生。1993年A.Z.Tirkel等所撰寫的“Electronicwatermark”一文中首次使用了“watermark”這一術語，標志著數字水印作為一門正式研究學科的誕生。

開始出現(xiàn)頻域水印，5.1發(fā)展史及現(xiàn)狀國際信息隱藏學術討論會(InternationalInformationHidingWorkshop,IHW)，1996MartinKutter創(chuàng)建WatermarkingWorld數字水印網上論壇

全國信息隱藏學術研討會

CIHW，1999

主要企業(yè)產品Digimarc最早的商用數字水印企業(yè)，上市公司。有200多個地方和國家政府已經計劃在超過20個國家中承認Digimarc的駕駛執(zhí)照和安全身份證件。Digimarc每年生產的證件數量都超過六千萬。

英國ignum公司，SureSign數字圖像水印AlpVision公司，數字圖像水印上海阿須數碼技術有限公司四川成都宇飛信息工程有限公司

典型產品Digimarc產品——photoshop集成圖片質量差5.2基本原理5.2基本原理分類：魯棒型水?。≧obustWatermark）脆弱型水?。‵ragileWatermark）

5.2基本原理空間域變換域離散余弦變換(DCT)、離散小波變換（DWT）、傅氏變換（DFT或FFT）、傅立葉－梅林（Fourie-Mellin）變換以及哈達馬變換（Hadamardtransform）等等

5.2基本原理數字水印的性能評價指標：不可見性,透明性，MOS值，峰值信噪比DB（客觀）穩(wěn)健性：穩(wěn)健性是指水印應該能夠承受大量的物理和幾何失真，包括有意的（如惡意攻擊）或無意的（如圖像壓縮、濾波、打印、掃描與復印、噪聲污染、尺寸變換等等）容量5.2基本原理水印攻擊方法簡單攻擊同步攻擊削去攻擊混淆攻擊（IBM攻擊）：試圖生成一個偽源數據、偽水印化數據來混淆含有真正水印的數字作品的版權

水印技術的難點魯棒性難點印刷和掃描攻擊強度大（1）A/D，D/A變換失真（2）幾何失真：縮放、平移、畸變（3）象素失真：模糊、失點防止復印難度大本質上復印、印刷、掃描一樣，相當于二次A/D、D/A變換圖像的像素值分布的直方圖

系數變化圖

水印技術的難點圖像質量難點強魯棒性水印一般圖像質量較差安全性差數字水印本身的安全性有限，通過結合密碼技術后可將安全強度提高到與AES等密碼算法相同。5.3數字水印嵌入方法5.3.1格式嵌入技術5.3數字水印嵌入方法5.3.2空間域技術5.3數字水印嵌入方法5.3.2空間域技術5.3數字水印嵌入方法5.3.2空間域技術5.3數字水印嵌入方法5.3.2空間域技術5.3數字水印嵌入方法5.3.2空間域技術5.3數字水印嵌入方法5.3.3變換域技術5.3數字水印嵌入方法5.3.4量化編碼技術5.3.5擴頻技術5.3.6回聲技術5.4各種數字作品的水印5.4.1圖像水印人類視覺系統(tǒng)（HVS）為了提高含水印圖像質量，應當針對不同的圖像區(qū)域調整水印嵌入強度。HVS對低信息量區(qū)域和隨機紋理區(qū)域不敏感，可以增加水印嵌入強度，而HVS對關鍵區(qū)域最敏感，水印嵌入強度必須減弱。在嵌入水印之前，需要對圖像塊進行分類。5.4各種數字作品的水印5.4.1音頻水印人耳聽覺系統(tǒng)（HAS）屏蔽特性：弱音被強音所淹沒而不被人耳感知。HAS對音頻信號的絕對相位不敏感，只對相對相位敏感。對2kHz—4kHz范圍內的信號最為敏感回聲算法：后屏蔽特性音頻壓縮域方法5.4各種數字作品的水印5.4.1視頻水印視頻水印和靜止圖像水印又有一些重要差異：視頻水印容量可以很大。針對視頻的精確人眼視覺模型尚未完全建立，在某些情況下不能象靜止圖像那樣充分利于基于HVS的模型。同時由于MPEG視頻編碼器和譯碼器中的運動補償模式，在嵌入I幀時導致的一些失真也會破壞相鄰的P和B幀。所以因嵌入水印而導致的視覺失真更難以控制。存在針對視頻的圖像序列的特殊攻擊，如幀平均、幀剪切、幀重組、掉幀等，視頻水印算法應該能夠抵抗這些攻擊。視頻信息量大，但應該能從一個短幀序列中提取完整的水印信息。視頻水印實時性要求高，尤其是流媒體水印更應該符合流媒體邊下載邊播放的特點。水印算法必須適應現(xiàn)有的標準視頻編碼格式。5.4各種數字作品的水印5.4.1視頻水印5.4各種數字作品的水印5.4.1文本水印基于文檔結構基于自然語言處理技術文本圖像法5.4各種數字作品的水印5.4.1軟件水印代碼水印水印隱藏在程序的指令部分中數據水印水印隱藏在包括頭文件、字符串和調試信息等數據中靜態(tài)水印水印存儲在可執(zhí)行程序代碼中動態(tài)水印水印是保存在程序的執(zhí)行狀態(tài)中，而不是程序源代碼本身。EasterEgg水印、數據結構水印和執(zhí)行狀態(tài)水印5.4各種數字作品的水印5.4.1軟件水印EasterEgg水印比如輸入一個字符串，然后屏幕上就顯示出版權信息或一幅圖像。數據結構水印輸入特定信息激發(fā)程序把水印信息隱藏在堆、?；蛘呷肿兞坑虻瘸绦驙顟B(tài)中。當所有信息都輸完之后，通過檢測程序變量的當前值來進行水印提取?？梢园才乓粋€提取水印信息的進程或者是在調試器下運行程序查看變量取值。執(zhí)行狀態(tài)水印程序在特定的輸入下運行時，