数字水印技术综述

数字水印技术综述

（湖北武汉 430070）

摘要：介绍了数字水印技术的基本原理。并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述。同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析。最后指出数字水印今后的研究方向。

关键词：数字水印；水印原理；水印算法；水印应用

Overview on Overview on Digital Watermarking Technology

( Wuhan, Hubei 430070, China)

Abstract：The basic concepts of watermark techniques are first introduced，and then the characteristics、classification、attacking techniques and application and applications first expatiated．For further understanding．the watermark technique from the various aspects aye classified and some conventional watermark techniques and algorithms are analyzed in detail．Finally，research direction of digital watermark technology is pointed out．

Key words：digital watermarking；watermarking principle；watermarking algorithms ；watermarking application；

0数字水印

随着Internet与数字媒体技术的飞速发展，信息安全问题日益突出，因此，数字媒体的版权保护与信息完整性保证已逐渐成为人们迫切需要解决的一个重要问题，数字水印技术就是在这种需求下迅速发展起来的。

数字水印是通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。水印不占用额外的带宽。是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。

1数字水印的特征

一般认为数字水印应具有以下特征（1）鲁棒性水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后，仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。（2）知觉透明性数字水印的嵌入不应引起数字作品的视/听觉质量下降，即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。（3）内嵌信息量(水印的位率) 数字水印应该能够包含相当的数据容量，以满足多样化的要求。（4）安全性水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的嵌入的数字水印是统计上不可检测的，非授权用户无法检测和破坏水印。对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图，水印应该能一直保持存在，直到图像已严重失真而丧失使用价值。（5）实现复杂度低数字水印算法应该容易实现。在某些应用场合(如视频水印)，甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。（6）可证明性数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别，从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。

2 数字水印的分类

2.1按照嵌入的位置

按照嵌入的位置可分为：(1)空域数字水印：空域数字水印的嵌入是通过直接修改图像的灰度值或是强度值来完成的。(2)变换域数字水印：变换域的数字水印是将图像进行某种变换，通过修改变换域系数来达到嵌入水印的目的。

2.2按照水印的检测方式

按照水印的检测方式可分为：(1)私有水印：私有水印又称为非盲检测水印，它在检测时需要用到原始的载体图像(这种检测方式又称为源检测)，是在分析原始载体图像和含水印图像差别的基础上进行检测的。(2)半私有水印和公开水印：半私有水印和公开水印在检测时仅仅需要待检测的含水印的图像(这种检测方式又称为盲检测)，它的检测是独立于原始图像进行的。也就是水印的提取是由含水印的图像来决定的。

2.3按照水印的抗攻击能力

按照水印的抗攻击能力可分为(1)易损水印：易损水印的设计是为了能够检测出对作品的任意篡改。同时它还要能够对篡改进行空间分类和定位。这类水印的要用来进行图像的篡改提示和图像完整性的检测。(2)鲁棒水印：与易损水印相反的。它对常见的图像处理具有较强的抵抗能力，可以从已被破坏的含水印的图像中提取原始水印，因此这类水印主要用于作品的版权保护以及真伪鉴别等等。

2.4按照水印的选取形式

按照水印的选取形式可分为：(1)序列水印：序列水印所选取的水印是满足一定分布的伪随机序列，水印检测时只能回答出水印的有无，并不能够给出水印的特征信息，通常检测是通过计算相关函数来进行的。(2)标识信息水印：将制作者、产权者以及购买者的标识信息直接作为水印嵌入到载体图像中去，这也是水印发展的一个趋势。(3)标志图像水印：为了增强水印的说服力增加视觉上的形象性，可以采用具有一定代表性的标志图像作为有意义的水印。

2.5按照水印的可见性

按照水印的可见性可分为：(1)可见水印：可见水印的主要用途在于明确标识版权，防止非法的使用。(2)不可见水印：不可见水印是将水印隐藏到载体图像中，并保证水印在视觉上不可察觉。

2.6按照载体数据的性质

按照载体数据的性质可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印等等。 3数字水印的理论模型

一般而言数字水印算法由3部分组成：水印嵌入算法、水印提取算法、水印检测算法。图1～3图给出了数字水印系统通用模型的示意图。各部分的含义与数学模型说明如下：

图1数字水印嵌入过程示意图

水印生产算

法G 数字水印嵌入式算法E m 水印载体数据X w

水印W 原始数据X

水印密钥K