认识数字水印技术的基本概念

　　大家对于水印也许已经不陌生了，毕竟如今在网上已经是非常常见了，但是不知道大家是否也清楚数字水印这个技术呢?有了解过的概念或者原理吗?在本文中我们就来讲讲数字水印技术。

  数字水印是一个崭新的信息隐藏技术，首次提出这个概念至今也不到20年，是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。被嵌入的记号通常是不可见或不可察觉的，但是通过一些计算操作可以被检测或被提取。

  数字水印的特点

　　数字水印不仅要实现有效的版权保护，而且加入水印后的图像必须与原始图像具有同样的应用价值。因此，数字图像的内嵌水印有下列特点:

　　·透明性:水印后图像不能有视觉质量的下降，与原始图像对比，很难发现二者的差别;

　　·鲁棒性:加入国像中的水印必须能够承受施加于图像的变换操作(如:加入噪声、滤波、有损压缩、重采样、D/A 或AID 转换等)，不会因变换处理而丢失，水印信息经检验提取后应清晰可辨;

　　·安全性:数字水印应能抵抗各种蓄意的攻击，必须能够唯一地标志原始图像的梧关信息，任何第三方都不能伪造他人的水即图像。

　　数字水印技术的原理就是将数字、序列号、图像标志等版权信息录入到多媒体数据中去，以起到保护自身版权的作用。除此之外，数字水印还在真伪鉴别、隐蔽通信、标志隐含、电子身份认证等方面具有重要的应用价值。

　　数字水印的分类

　　水印系统根据输入输出的种类及其组合可分为三种:

　　(1)秘密水印(非盲化水印)该类系统至少需要原始的数据。

　　(2) 半秘密水印(半盲化水印)该类系统并不使用原始数据来检测，但是需要水印的拷贝。

　　(3)公开水印(盲化或健忘水印)该类系统是目前最具挑战性的问题，因为它既不需要原始的秘密信息，也不需要水印。实际上，这种系统是从己嵌入水印的数据中提取信息(水印)。

　　从另一角度分类，数字水印基本可分为如下几类:

　　①按特性划分:可分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印两类。鲁棒数字水印主要用于在数字作品中标识著作权信息，如作者、作品序号等;脆弱数字水印主要用于完整性保护。

　　②按水印所附载的媒体划分:可图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等。

　　③按检测过程划分:可明文水印和盲水印。明文水印在检测过程中需要原始数据，而盲水印的检测只需要密钥，不需要原始数据。

　　④按内容划分:可分为有意义水印和无意义水印。有意义水印是指水印本身也是某个数字图像(如商标图像)或数字音频片段的编码;无意义水印则只对应于一个序列号。

　　⑤按用途划分:可分为盲水印和非盲水印。票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。票据防伪水印是一类比较特殊的水印，主要用于打印票据和电子票据的防伪;版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印;篡改提示水印是一种脆弱水印，其目的是标识宿主信号的完整性和真实性;隐蔽标识水印的目的是将保密数据的重要标注隐藏起来，限制非法用户对保密数据的使用。

　　⑥按水印隐藏的位置划分：可分为时(空)域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。-时(空)域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信息，而频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印则分别是在DCT变换域、时/ 频变换域和小波变换域上隐藏水印。

　　数据水印的应用

　　最早提出数字水印的概念与方法是为了进行多媒体数据的版权保护。随着计算机和互联网的发展，越来越多的艺术作品、发明或创意都开始以多媒体数据的形式表达，比如用数码相机摄影，用数字影院看电影，用MP3播放器听音乐，用计算机画画等等。所有活动所涉及的多媒体数据都蕴含了大量价值不菲的信息。

　　而与此同时，篡改、伪造、复制和非法发布原创作品这些手段也跟着发展了起来，任何人都能够轻而易举的对这些数据进行拷贝等行为，这样便使得很多的数据作品的版权受到侵犯。因此如何保护这些数据上附加的“知识产权”是一个亟待解决的问题，而数字水印则正好是解决这类“版权问题”的有效手段。

　　数字水印技术在文档的真伪认证上面也有很大的用途，例如对政府部门签发的红头文件，文件认证的传统方法是鉴别文件的纸张、印章或钢印是否符合规范和标准，缺点是无论纸张、印章或钢印都容易被伪造。使用数字水印技术则可以有效解决这个问题。以数字水印作为信息载体，将某些信息添加到红头文件中，使得文件不仅有印章或钢印，而且有难以察觉的数字水印信息，从而大大增加了文件被伪造的难度。

　　数字水印的核心技术

　　1、基于小波算法的数字水印生成与隐藏算法：采用小波算法，将数字图像的空间域数据通过离散小波变换(DWT)转换为相应的小波域系数，并根据待隐藏的信息类型，对其进行适当的编码和变形，再根据隐藏信息量的大小和相应的安全目标，选择方形的频域系数序列。 最后，将数字图像的频域系数经反变换转化为空间域数据。

　　2、水印防复制技术：当仿冒者得到含有数字水印的印刷包装后，一定会设法复制(如采用高精度数字扫描仪)，为防止数字水印信息被复制，数字水印嵌入软件在隐藏水印信息时采用了色谱当量给定算法，这种方法可以保证仿冒者在满足工艺性调整原图的色彩时，无法避免改动色谱当量，这样就从根本上保证了水印不被复制。

　　3、抗衰减技术：从数字图像到印刷品，要经过制版、印刷等多道工序，数字水印的特征在每个工序上都要被衰减，为保证数字水印在最终印刷品上有足够的信号强度，数字水印嵌入软件在生成水印信息时充分考虑了足够的信号强度，确保经过多个工序时信号强度(鲁棒性)仍能被可靠机读。

　　4、数字水印检验机读化：数字水印检验机读化可消除人为因素的不确定性，提高检验速度，增强隐蔽信息(水印)识别的安全性，并可和RFID、紫外、磁条等已有成熟的防伪检验设备组成多重立体防伪系统，提升综合安防水平。

　　数字水印从出现到现在也没有很长时间，因此如今还处在学术研究的高分阶段，对于数字水印的发展历史来说，也许算不上成熟，但到了今日已经在我们的日常很多方面都应用起来了，也在网络信息时代当中有了一定的地位。大家如果想要更好地了解数字水印技术的话，不妨可以多看看这篇文章以及搜索其他的文章进行阅读哦。