基本介紹
- 中文名：數字水印技術
- 外文名：Digital Watermarking
- 研究方向：信息隱藏技術
- 備案號：1104-2002
介紹,特點,核心技術,分類,
介紹
數字水印是一個嶄新的信息隱藏技術，首次提出這個概念至今也不到20年。由於還處在學術研究的高峰階段，僅有少數套用研究和套用案例，所以還沒有形成國際標準、國家標準和行業標準，目前發現除了“國際知名的五家電腦及消費型電子產品主流公司，包括IBM及索尼等已就數字“水印”技術的共同標準達成協定”的報導外，僅發現有成都宇飛信息工程有限責任公司起草並獲得國家標準化部門備案的兩個企業標準《印刷列印數字水印軟體》（備案號：1104-2002）和《基
數字水印技術於內容的、非密碼機制的計算機與移動存儲設備信息安全系統》企業標準（備案號：400-2010）。所以，學術界對數字水印技術的概念也沒有統一的表述和界定。
特點
作為數字水印技術基本上具有下面幾個方面的特點：
----隱蔽性：數字水印應是不可知覺的，而且應不影響被保護數據的正常使用；不會降質；
----魯棒性：是指在經歷多種無意或有意的信號處理過程後，數字水印仍能保持部分完整性並能被準確鑑別。可能的信號處理過程包括信道噪聲、濾波、數/模與模/數轉換、重採樣、剪下、位移、尺度變化以及有損壓縮編碼等。主要用於著作權保護的數字水印易損水印（Fragile Watermarking），主要用於完整性保護，這種水印同樣是在內容數據中嵌入不可見的信息。當內容發生改變時，這些水印信息會發生相應的改變，從而可以鑑定原始數據是否被篡改。
----水印容量：是指載體在不發生形變的前提下可嵌入的水印信息量。嵌入的水印信息必須足以表示多媒體內容的創建者或所有者的標誌信息，或購買者的序列號，這樣有利於解決著作權糾紛，保護數字產權合法擁有者的利益。尤其是隱蔽通信領域的特殊性，對水印的容量需求很大。
核心技術
1、基於小波算法的數字水印生成與隱藏算法：採用小波算法，將數字圖像的空間域數據通過離散小波變換(DWT)轉換為相應的小波域係數，並根據待隱藏的信息類型，對其進行適當的編碼和變形，再根據隱藏信息量的大小和相應的安全目標，選擇方形的頻域係數序列。 最後，將數字圖像的頻域係數經反變換轉化為空間域數據。
2、水印防複製技術：當仿冒者得到含有數字水印的印刷包裝後，一定會設法複製(如採用高精度數字掃瞄器)，為防止數字水印信息被複製，數字水印嵌入軟體在隱藏水印信息時採用了色譜當量給定算法，這種方法可以保證仿冒者在滿足工藝性調整原圖的色彩時，無法避免改動色譜當量，這樣就從根本上保證了水印不被複製。
3、抗衰減技術：從數字圖像到印刷品，要經過製版、印刷等多道工序，數字水印的特徵在每個工序上都要被衰減，為保證數字水印在最終印刷品上有足夠的信號強度，數字水印嵌入軟體在生成水印信息時充分考慮了足夠的信號強度，確保經過多個工序時信號強度(魯棒性)仍能被可靠機讀。
4、數字水印檢驗機讀化：數字水印檢驗機讀化可消除人為因素的不確定性，提高檢驗速度，增強隱蔽信息(水印)識別的安全性，並可和RFID、紫外、磁條等已有成熟的防偽檢驗設備組成多重立體防偽系統，提升綜合安防水平。
分類
按特性劃分
----按水印的特性可以將數字水印分為魯棒數字水印和易損數字水印兩類。魯棒數字水印主要用於在數字作品中標識著作權信息，利用這種水印技術在多媒體內容的數據中嵌入創建者、所有者的標示信息，或者嵌入購買者的標示（即序列號）。在發生著作權糾紛時，創建者或所有者的信息用於標示數據的著作權所有者，而序列號用於追蹤違反協定而為盜版提供多媒體數據的用戶。用於著作權保護的數字水印要求有很強的魯棒性和安全性，除了要求在一般圖像處理（如：濾波、加噪聲、替換、壓縮等）中生存外，還需能抵抗一些惡意攻擊。
----易損水印（Fragile Watermarking），與魯棒水印的要求相反，易損數字水印主要用於完整性保護，這種水印同樣是在內容數據中嵌入不可見的信息。當內容發生改變時，這些水印信息會發生相應的改變，從而可以鑑定原始數據是否被篡改。易損水印應對一般圖像處理（如：濾波、加噪聲、替換、壓縮等）有較強的免疫能力（魯棒性），同時又要求有較強的敏感性，即：既允許一定程度的失真，又要能將失真情況探測出來。必須對信號的改動很敏感，人們根據易損水印的狀態就可以判斷數據是否被篡改過。
按水印所附載的媒體劃分
----按水印所附載的媒體，我們可以將數字水印劃分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以及用於三維格線模型的格線水印等。隨著數位技術的發展，會有更多種類的數字媒體出現，同時也會產生相應的水印技術。
按檢測過程劃分
----按水印的檢測過程可以將數字水印劃分為明文水印和盲水印。明文水印在檢測過程中需要原始數據，而盲水印的檢測只需要密鑰，不需要原始數據。一般來說，明文水印的魯棒性比較強，但其套用受到存儲成本的限制。目前學術界研究的數字水印大多數是盲水印。
按內容劃分
----按數字水印的內容可以將水印劃分為有意義水印和無意義水印。有意義水印是指水印本身也是某個數字圖像（如商標圖像）或數字音頻片段的編碼；無意義水印則只對應於一個序列號。有意義水印的優勢在於，如果由於受到攻擊或其他原因致使解碼後的水印破損，人們仍然可以通過視覺觀察確認是否有水印。但對於無意義水印來說，如果解碼後的水印序列有若干碼元錯誤，則只能通過統計決策來確定信號中是否含有水印。
按用途劃分
----票證防偽水印是一類比較特殊的水印，主要用於列印票據和電子票據、各種證件的防偽。一般來說，偽幣的製造者不可能對票據圖像進行過多的修改，所以，諸如尺度變換等信號編輯操作是不用考慮的。但另一方面，人們必須考慮票據破損、圖案模糊等情形，而且考慮到快速檢測的要求，用於票證防偽的數字水印算法不能太複雜。
