数字水印技术与算法实现.docx

文章编号 X (2003) 0320201205数字水印技术与算法实现袁 静1 , 刘 宏1 ,( 1 . 信息工程大学 测绘学院 ,河南 郑州张建军2 , 耿则勋1450052 ;2 . 许昌学院 ,河南 许昌 461000)摘要 :综述了数字水印技术的起源 、概念 、特点和应用 ;提出了数字水印处理技术的基本框架 ;列出了一些主要的基于图像的水印嵌入算法和水印检测算法 ;并展望了水印处理技术的未来发展趋势 ; 最后给出了一种基于DC T 变换的水印嵌入与检测算法 。关 键 词 :数字水印 ;版权保护 ;鲁棒性 ;图像水印中图分类号 : TP751文献标识码 :A随着多媒体网络的不断普及 ,多媒体出版的传播给人们生活带来了巨大的变化1 。数字化媒 体如数字图像 、数字音频 、数字视频等的传输和获取也变得越来越便捷 。但是数字信息的普及也带 来了许多新问题 ,由于数字信息的拷贝非常容易 , 而且所有的拷贝和原来的一样 ,这使得作者往往 不愿把其有价值的作品放在网络上 ; 强大的数字 处理能力也使得对数字信息的非法修改和使用成为可能 ,这越来越成为人们进入数字化时代的一 个障碍2 。如何保护数字产品不被非法拷贝 、再 次传播和盗用 ,如何确定是否有人恶意篡改了数 字产品的内容以及如何监控非授权用户 ,是目前 急需解决的问题 ,于是人们提出数字水印的概念 。自从 Van Schyndelzai 在 IC IP 94 会议上发表了题 为“A digital water mar k”的第一篇数字水印 的 文 章后 ,数字水印作为隐蔽通讯和知识产权保护等 的主要手段 ,正得到广泛的研究与应用 。水印技术的目的是隐含秘密的个人信息以便保护数字产品的版权或证明产品的真实可靠性 。 水印处理系统中 ,盗版者要么试图除去水印破坏 版权 ,要么复制被篡改后的产品 。所以水印技术 是一门十分有用的技术 。文中介绍数字水印的相 关概念 、分类 ,具体应用 ,水印处理系统的框架和基于图像的数字水印算法 ,并讨论了水印技术的 发展方向 ,最后具体实现了一种水印嵌入和检测 的算法 。定义 。综合一些学者提出的定义和分析已有的数字水印方案 ,可给出如下定义 :数字水印是永久镶 嵌在其 它 数 据 中 具 有 可 鉴 别 性 的 数 字 信 号 或 模式 ,而且并不影响承载数据的可用性 。也就是说 它可以将与多媒体内容密切相关或不相关的一些 信息直接嵌入到多媒体内容当中 ,但不影响原内 容的实用价值 。因为水印编码过程可以看为在原 始图像上迭加一个弱信号 ( 水印) ,只要信号低于HV S 的对比感 知 门 限 ( Co nt rast Sensitivit y Thre2 hold) , HV S 就无法感觉到信号的存在 ,这正好符 合了水印要求不容易被人的知觉系统觉察或注意 到的要求 。这种信号一般被加在数字图像 、数字 音频或数字视频中 ,它能使人们建立产品所有权 ,辨识购买者或数字产品的一些额外信息 。数字水 印技术对于保护多媒体信息的版权以及对该信息 的合法使用提供了一种新的解决思路 。数字水印 本质上是隐藏在数字图像 、视频 、音频等多媒体中 的信息 。水印与原始数据本身集成在一起 , 因此不需要额外的存储空间或新的存储格式标准 。它 包含各种信息 ,不像传统的水印 ( 在纸上) 肉眼可 见 。数字水印可以是不可见的或是不可听的 , 同 时它能够被计算机“阅读”。数字水印的特点3 ,4 :1) 隐形性 。数字水印应是不可知觉的 ,即数 字水印的存在不应明显干扰被保护的数据 ,不影 响被保护数据的正常使用 。2) 稳健性 。数字水印必须难于 ( 最好是不可 能) 除去 ,如果只知道部分水印信息 ,那么试图除 去 或破坏水印应导致原信息严重的降质而不可1水印的概念 、分类 、特点和应用目前虽然有许多学者进行数字水印相关的技 术研究 ,但对数字水印还没给出一个明确统一的收稿日期 :2003201215 ;修回日期 : 2003204208作者简介 :袁静 ( 1980 - ) ,女 ,江苏常州人 ,本科生 ,主要从事摄影测量与遥感研究 。用 。数字水印应在一般的信号处理操作情况下具有稳健性 ,即有水印的数据经过了一些常用的信 号处理 ,水印仍然能被检测到 。这包括 A/ D 、D/ A转换 、重采样 、重量化 、滤波 、平滑 ,有失真压缩等常用的信号处理方法 ;一般的几何变换 (仅对图像 和视频而言) 下具有稳健性 , 包括旋转 、平移 、缩 放 、剪切及分割处理等操作 。3) 确定性 。水印携带的所有者信息能够被 唯一地鉴别确定 ,而且在遭到攻击时 ,从提取出来 的水印中可看出哪里被改变 。数字水印处理技术有