数字水印技术 PPT课件
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数字水印技术PPT课件
与现代光学技术相结合
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PART3 基于数字全息的水印技术
基于数字全息的水印技术
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gmark (x, y) g0 (x, y)=gmark (x, y) exp[i2(x, y)]
Gmark ( ,) g0 (x, y) exp[2 i( x y)]dxdy R(,) R0 exp[2i(a b)]
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数字水印技术（Digital Watermarking）
• 数字水印为计算机网络上的多媒体产品的版权保护等问题提供了有效 的解决方案。
• 它通过在原始数据中嵌入秘密信息(水印)来证实该数据的所有权。 • 被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等。
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特点
• 数字水印技术具有以下几个方面的特点：
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基于数字全息的水印技术
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g0(x, y)的傅里叶变换谱与参考光波R发生干涉，其光强分布可以表示为
H ( ,) Gmark ( ,) R( ,) 2
(4)
Gmark ( ,) 2 R( ,) 2 Gmark ( ,)R( ,)* Gmark ( ,)* R( ,)
(4)式中第一二项为傅里叶变换全息图的晕轮光和中心亮点，对再现像的质量影 响很大，应该去除，去除后变为：
盗版
5
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• 保护数字产品的知识产权和阻止盗版已经成为数字产 品和网络应用面临的严峻问题。
• 对数字图像、音频、视频等多媒体产品进行水印处理 已经成为近年来研究的热点领域之一
如何在网络环境中实施有效的版权
保护和信息安全？
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信息隐藏
• 信息隐藏是把机密信息隐藏在大量信息中不让对手发觉的一种方法。
数字音频水印技术PPT课件
原始语音信号（“床前明月光”） 去掉低2比特位的语音信号（声音信号听不出差别）
去掉低4比特位的语音信号（声音信号听不出差别） 去掉低6比特位的语音信号（声音中有极少的背景噪音，不易被察觉）
去掉低8比特位的语音信号（声音中有较明显的背景噪音） 去掉低10比特位的语音信号（声音中有很强的噪音，但话音仍较清晰）
1.6 常见的音频数字水印攻击
音频文件遭受主动攻击后，即使合法用户也不能正确读取水印信息；被动攻 击尝试破解数字水印算法，难度要大得多。在实际的应用中，破解数字水印算法 比较困难，数字水印主要面临的是主动攻击。尽管常见的信号处理操作不是一种 攻击，但它也会对水印信息造成一定程度的破坏。所以，一种有效的水印算法要 能够有效地抵抗常见的信号处理操作。
（4） 离散小波变换域（DWT）算法
小波变换具有良好的时频局部特性，利用小波变换在音频信号中嵌入水印， 可以获得较好的鲁棒性，含水印音频信号能够在一定程度上抵抗攻击。钮心忻 等[34]在2000年提出了一种基于小波变换的数字水印算法，该方法嵌入的不是一 般的水印信号，而是把高斯白噪声作为水印信号嵌入到音频信号的小波变换域 中。该方法先利用小波变换对原始音频信号实施小波分解（ 级小波分解），对 于前 级的粗糙分量不作任何处理，然后通过处理第 级的精细分量来嵌入水印。
2.2 变换域音频数字水印算法
（1）相位水印算法
Bender W等人在1996年提出了相位水印算法，它利用人耳听觉系统对绝 对相位不敏感，而对相对相位敏感的特性，用代表水印信息的参考相位来替 换原始音频段的绝对相位，然后调整其它的音频段，这样就可以使各音频段 之间的相对相位保持不变。相位水印算法的一个不足是：如果水印信息的参 考相位发生剧烈变化，那么就会有明显的相位差异（Phase Dispersion）出现， 这不但会增加接受方译码的难度，还会影响水印信息的感知透明性。
信息隐藏技术_第四章_数字图像水印PPT课件
Robust against user level operations, e.g. image
compression.
2020/10/14
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按可见性分类
•不可见水印 •可见水印
2020/10/14
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按检测方式分类
•非盲检测 Non-blind detection
Use the original signal.
隐秘通道 隐写术 阈下信道 数字水印 可视分存
隐写 隐写分析 鲁棒水印 脆弱水印
2020/10/14
普通水印 数字指纹
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数字水印定义
•Digital watermarking is the process of embedding information into a digital signal. The signal may be audio, pictures or video, for example. If the signal is copied, then the information is also carried in the copy. •数字水印是永久镶嵌在其他数据(宿主数据) 中具有可鉴别性的的数字信号或模式，而 且并不影响宿主数据的可用性。
•Additive and multiplicative noise (gaussian, uniform, etc.)
•Filtering (High pass, low pass, linear, nonlinear, etc.)
•Lossy compression (JPEG, MPEG-x, H.26x, etc.)
2020/10/14
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数字水印的发展简介(PPT 28页)
5. 串谋攻击
•
所谓串谋攻击就是利用同一原始多媒体数
据集合的不同水印信号版本，来生成一个近似
的多媒体数据集合，以此来逼近和恢复原始数
据，其目的是使检测系统无法在这一近似的数
据集合中检测出水印信号的存在。
6. 跳跃攻击
• 跳跃攻击主要用于对音频信号数字水印系统的攻击， 其一般实现方法是在音频信号上加入一个跳跃信号， 即首先将信号数据分成500个采样点为一个单位的数据 块，然后在每一数据块中随机复制或删除一个采样点， 来得到499或501个采样点的数据块，然后将数据块按 原来顺序重新组合起来。实验表明，这种改变对古典 音乐信号数据也几乎感觉不到，但是却可以非常有效 地阻止水印信号的检测定位，以达到难以提取水印信 号的目的。类似的方法也可以用来攻击图象数据的数 字水印系统，其实现方法也非常简单，即只要随机地 删除一定数量的象素列，然后用另外的象素列补齐即 可，该方法虽然简单，但是仍然能有效破坏水印信号 存在的检验。
• 1.水印基本原理和评价方法的研究，包括水印 理论模型、水印结构、水印嵌入策略、水印检 测算法、水印性能评价以及水印的标准化等
• 2． 现有水印算法分析 • 3． 基于特征的数字水印技术 因基于统计特
征的数字水印技术容易受到非线形等变换方法 的攻击，而基于图象高层特征的数字水印技术 如基于边界信息等则具有较好鲁棒性。
1 原始图像
2 加入水印后的图像 3 水印
ห้องสมุดไป่ตู้
数字水印的特性
透明性（隐藏性）。 强壮性（免疫性）：所谓的操作包括：传输过程
中的信道噪声、滤波、增强、有损压缩、几何变 换、D/A或A/D转换等。所谓的攻击包括：篡改、 伪造、去除水印等。
隐藏位置的安全性：指将水印信息藏于目标数据 的内容之中，而非文件头等处，防止因格式变换 而遭到破坏。
《数字视频水印》PPT课件
2020/11/7
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整理ppt
时间同步问题
•Temporal synchronization problem
frame dropping, insertion, transposition, averaging; 1）intentional attack; 2）network stream video. 导致： 1）密钥失去同步； 2）相关性检测失去同步。
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多帧合谋问题
2020/11/7
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多帧合谋问题解决办法
•Solution of multiple frame collusion
Make watermark statistical invisibility.
2020/11/7
X k ( m ,n ) U k ( m ,n ) k ( m ,n ) W k ( m ,n )
•基本思想：1）利用模板来推断所经历的RST变换；
2）确定RST变换参数需要三个点坐标。
xyac dbxyef
2020/11/7
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时间模板
2020/11/7
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扩频调制
2020/11/7
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时间模板的嵌入与检测
•时间模板
vi , v j ij vi 2 ,
[2] Zhao Yao and Reginald L. Lagendijk. Video watermarking scheme resistant to geometric attacks. Proceedings of the international conference on image processing, 2002, Vol.2, II145-II148
第七章 数字水印技术-变换域算法ppt课件
20
压缩攻击对AC系数的影响 • 压缩的哪一步会造成图像数据的损失？
21
压缩攻击对AC系数的影响
59 60 58 57
23.625 4.5169 1.75 1.1056
含水印图像：F 61
62 59
59 59 61
59 60 60
57 58 56
DCT变换 D1.05920.17681.17130.7803
以抵抗压缩攻击
23
NEC算法的原理 • 考查DCT变换域中什么位置适合嵌入水印？
– 从水印不可见性考虑
• 将水印嵌入DCT变换域的AC高频系数
– 从水印鲁棒性考虑
• 将水印嵌入DCT变换域的DC系数或AC低频系数
24
NEC算法的原理 • 为了解决水印不可见性和鲁棒性的矛盾，COX等人通
过类比通信中的扩频技术，将水印信息嵌入到图像的 AC低频系数，产生了第一个基于扩频思想的数字水印 算法。
28
NEC算法描述 • 水印的产生
– 将1bit水印扩展成能量小的水印序列 – 产生一个长度为N的随机序列W作为水印信息
29
NEC算法描述
• 水印的嵌入 – 对图像数据进行二维DCT变换 – 寻找最大的N个DCT系数X用来携带水印信息 – 根据下式得到含水印的DCT系数S
• Si=Xi (1+αWi)，其中W是水印， α是尺度因子，用于控制 水印的嵌入强度
33
34
NEC算法实现
• %文件名:COX_Embed.m • %函数功能：将均匀分布的随机序列(水印信号)按照
cox扩频方法嵌入到载体图像的DCT系数中 • %格式:J = COX_Embed (I, W, alpha, N) • %参数说明： • %I: 原始图像矩阵 • %W:水印信息 • %alpha: 水印强度 • %N :嵌入水印长度 • %J:嵌入水印图像矩阵
压缩攻击对AC系数的影响 • 压缩的哪一步会造成图像数据的损失？
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压缩攻击对AC系数的影响
59 60 58 57
23.625 4.5169 1.75 1.1056
含水印图像：F 61
62 59
59 59 61
59 60 60
57 58 56
DCT变换 D1.05920.17681.17130.7803
以抵抗压缩攻击
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NEC算法的原理 • 考查DCT变换域中什么位置适合嵌入水印？
– 从水印不可见性考虑
• 将水印嵌入DCT变换域的AC高频系数
– 从水印鲁棒性考虑
• 将水印嵌入DCT变换域的DC系数或AC低频系数
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NEC算法的原理 • 为了解决水印不可见性和鲁棒性的矛盾，COX等人通
过类比通信中的扩频技术，将水印信息嵌入到图像的 AC低频系数，产生了第一个基于扩频思想的数字水印 算法。
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NEC算法描述 • 水印的产生
– 将1bit水印扩展成能量小的水印序列 – 产生一个长度为N的随机序列W作为水印信息
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NEC算法描述
• 水印的嵌入 – 对图像数据进行二维DCT变换 – 寻找最大的N个DCT系数X用来携带水印信息 – 根据下式得到含水印的DCT系数S
• Si=Xi (1+αWi)，其中W是水印， α是尺度因子，用于控制 水印的嵌入强度
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NEC算法实现
• %文件名:COX_Embed.m • %函数功能：将均匀分布的随机序列(水印信号)按照
cox扩频方法嵌入到载体图像的DCT系数中 • %格式:J = COX_Embed (I, W, alpha, N) • %参数说明： • %I: 原始图像矩阵 • %W:水印信息 • %alpha: 水印强度 • %N :嵌入水印长度 • %J:嵌入水印图像矩阵
数据库水印技术ppt课件
(2) 透明性: 在数字产品中嵌入数字水印不会引起 明显的降质, 并且不易被察觉, 不影响宿主数据 的可用性。
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18
(3) 鲁棒性: 在经历多种无意或有意的信号处理过程的攻
击后, 数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。 除了各种恶意攻击外，对关系数据库的正常维护和更新
也会修改数据值。数据库水印的鲁棒性是指水印数据库不 会因为数据的某种改动而导致水印信息丢失的能力。倘若 攻击者修改的元组数量很多，嵌入在数据库中的水印信息 遭到破坏，那么该关系数据库也会因数据修改太多而失去 其本身的使用价值。
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28
数据库水印的特点
数据库水印是指用信号处理的方法在数据库中嵌入不易 察觉且难以去除的标记, 在不破坏数据库内容和可用性的 前提下, 达到保护数据库安全的目的。由于数据库的特殊 性, 在其中不易找到能插入水印标记的可辨认冗余空间, 因 而研究具有一定难度, 成熟的水印算法还很少。与多媒体 数据相比, 数据库水印的主要区别在于:
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29
(1) 多媒体数据对象是由大量的位组成的, 并且许多位是 冗余的。关系数据库则是由许多独立的元组组成, 难以找 到可辨认的冗余空间。 (2) 多媒体数据对象各个点之间主要存在空间上的有序关 系, 而组成关系数据库的元组之间以及元组的属性值集合 之间是无序的, 数据间一般存在依赖关系。
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32
数字水印典型算法
目前，典型的数字水印算法主要有空域算法、变换域算 法、压缩域算法、NEC算法和生理模型算法五类。
。
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7
数字水印技术
随着计算机技术和通信技术的飞速发展，数字信息可以 以多种形式在网络上方便、快捷地传播。人们通过网络看 电影、听音乐、看新闻、网上购物等，网络与数字信息已 成为许多人生活、工作不可缺少的部分。
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(3) 鲁棒性: 在经历多种无意或有意的信号处理过程的攻
击后, 数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。 除了各种恶意攻击外，对关系数据库的正常维护和更新
也会修改数据值。数据库水印的鲁棒性是指水印数据库不 会因为数据的某种改动而导致水印信息丢失的能力。倘若 攻击者修改的元组数量很多，嵌入在数据库中的水印信息 遭到破坏，那么该关系数据库也会因数据修改太多而失去 其本身的使用价值。
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数据库水印的特点
数据库水印是指用信号处理的方法在数据库中嵌入不易 察觉且难以去除的标记, 在不破坏数据库内容和可用性的 前提下, 达到保护数据库安全的目的。由于数据库的特殊 性, 在其中不易找到能插入水印标记的可辨认冗余空间, 因 而研究具有一定难度, 成熟的水印算法还很少。与多媒体 数据相比, 数据库水印的主要区别在于:
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(1) 多媒体数据对象是由大量的位组成的, 并且许多位是 冗余的。关系数据库则是由许多独立的元组组成, 难以找 到可辨认的冗余空间。 (2) 多媒体数据对象各个点之间主要存在空间上的有序关 系, 而组成关系数据库的元组之间以及元组的属性值集合 之间是无序的, 数据间一般存在依赖关系。
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数字水印典型算法
目前，典型的数字水印算法主要有空域算法、变换域算 法、压缩域算法、NEC算法和生理模型算法五类。
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数字水印技术
随着计算机技术和通信技术的飞速发展，数字信息可以 以多种形式在网络上方便、快捷地传播。人们通过网络看 电影、听音乐、看新闻、网上购物等，网络与数字信息已 成为许多人生活、工作不可缺少的部分。
《数字水印技术》课件
数字水印的分类
02 根据应用需求和嵌入方式，数字水印可分为可见水印
和不可见水印。
数字水印的功能
03
数字水印具有版权保护、内容认证、数据追踪等功能
。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
内容防伪
数字水印可以用于标识多媒体内容的真伪，防止伪造和假冒。
内容追溯
数字水印可以用于追踪多媒体内容的传播路径和源头，帮助发现 和处理安全威胁。
01
数字水印技术的挑 战与展望
数字水印技术的挑战
鲁棒性
透明性
数字水印需要能够抵抗各种常见的图像处 理操作，如压缩、滤波、噪声添加等。
数字水印不应明显改变原始数据的视觉效 果，以免影响其使用价值。
数字水印技术是一种将特定信息隐藏在数字媒体 （如图像、音频、视频等）中的技术，这些信息 可以用于标识版权、追踪数据来源或验证数字媒 体的完整性。
鲁棒性
数字水印应能在数字媒体的常规处理过程中保持 完整性和可检测性，如压缩、滤波、剪切等。
不可见性
数字水印通常不会影响数字媒体的正常使用，人 眼无法直接观察到水印的存在。
《数字水印技术》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数字水印技术概述 • 数字水印的分类与原理 • 数字水印算法的实现 • 数字水印技术的应用案例 • 数字水印技术的挑战与展望 • 参考文献
01
数字水印技术概述
定义与特点
定义
03
易攻击: 水印算法可能被恶意攻击者破解。
04
计算成本高: 水印嵌入和提取过程计算复杂 度高。