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数字水印和数字产品的版权保护

1引言

随着多媒体技术和数字传输的迅猛发展，因特网和CD-ROM

上的数字媒体应用正在呈爆炸式的增长。数字信号处理和网

络传输技术可以对数字媒体（数字声音、文本、图像和视频）

的原版进行无限制的任意编辑、修改、拷贝和散布，造成数

字媒体作品的原创者巨大的经济损失，并对数字媒体的安全

权限提出了挑战，促使数字媒体的知识产权保护和信息安全

问题日益突出，并已成为数字世界的一个非常重要和紧迫的

议题。

目前的信息安全技术基本上以密码学理论为基础的，采用

的传统方法是将文件加密成密文的密钥系统或公钥系统，提

高加密、解密系统密级的方法是不断增加密钥的长度。据报

道：56bit长密钥的DES可在20多小时内攻破，因而这种

[1]

方法在实际中变得越来越不安全。另外这种将文件加密成

密文的方法，在将密文解开后就失去了保密意义；加密的密

文还容易引起许多好事者的兴趣，触发他们积极破译的激情。

数字签名技术是一种较新的技术。已用于检验短信息的正式

可靠性，虽然数字签名的标准已被许多国家采纳，可以通过

私有密钥对数字产品进行签名，检测算法可用来检测产品的

内容是否符合相应的签名，但因对多媒体中需要大量的签名，

因而对多媒体保护的不适用也不方便。由此可见目前的

保密方法在当今广泛应用的Internet多媒体信息安全中

难以起到全面保障的作用。

数字水印技术是九十年代中期信息安全领域的一个新方

向。它是指用信号处理的方法

在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的水印标记，并使人的感

国家自然科学基金重点项目

知系统察觉不出来，隐藏的水印标记只有通过专用的检测器

才能提取出来的一种最新的多媒体保密技术。

数字水印技术源于是在开放的网络环境下保护多媒体版

权的新型技术，它可验证数字产品的版权拥有者、识别销售

商、购买者或提供关于数字产品内容的其他附加信息，并将

这些信息以人眼不可见的形式嵌入在数字图像或视频序列

中，用于确认数字产品的所有权和跟踪侵权行为。除此之外，

它在证据篡改鉴定，数据的分级访问，数据产品的跟踪和检

测，商业视频广播和因特网数字媒体的服务付费，电子商务

的认证鉴定，商务活动中的票据防伪等方面也具有十分广阔

的应用前景。自93年尤其是95/96年以来引起工业界的浓

厚兴趣，已成为国际上非常活跃的研究领域[2][3][4]。

2数字水印的分类和基本特性

2.1数字水印技术从不同的角度分类

(1)按作用划分：按作用可划分为鲁棒性水印和脆弱性

水印。前者主要应用于数字作品中标志著作版权信息，需要

嵌入的水印能够抵抗常见的编辑处理、图象处理和有损压缩，

在历经有意或无意攻击后水印不被破坏，仍能检测出来提供

认证。后者主要用于完整性保护，判断多媒体信号是否被篡

改，对于篡改处能自动标记出来，它需要抵抗常见的有损压

缩如JPEG、JPEG2000和噪声等。

(2)按载体分：按水印的载体可将水印分为图像水印、

视频水印、音频水印、文本水印和图形水印等。图像水印指

静止图像中加入水印，用于图像数据库，网上图片发布等。

视频水印主要在视频流中加入数字水印，从而控制视频的应

用，如DVD的控制存取，数字广播的控制等。文本水印指在

在PDF、DOC等文本文件中加入水印，防止对文本文件的修

改。图形水印指在计算机生成的二维或三维图形中嵌入水印，

以表明版权。

(3)按检测分：在检测过程中需原数据的技术称为明水印，

其鲁棒性较强，但实用中受到一定的限制。无须原数据的检

测技术称为盲水印，此种水印技术应用较广，尤其针对无法

获得原图象的网络应用，但对水印技术的技术要求较高。

(4)按内容分：有意义水印是指水印是可视图象，可为二

值图像或灰度图像，其特点为如水印经过攻击受损后人们仍

可从视觉观察判断。无意义水印为随机码，通过统计决策来

确定信号中是否有水印。

(5)按用途分：分为版权保护水印、篡改提示水印、票据

防伪水印、隐蔽标识水印。

版权保护水印是在图像加入水印后，图像的拥有者希望他人

看到图像水印的标记，并进行商业性的使用，在经过各种有

意攻击与无意编辑处理后水印仍然存在，如果水印遭到破坏

难以检测，则版权保护失败。

篡改提示水印利用加在图像中的水印来保护图像内容的

完