数字水印技术及其应用（共8篇）
篇1：数字水印技术及其应用
讲述了数字水印技术的概念、产生背景、分类、应用状况、研究动态和现实案例。
一、引言
随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，无论是采用传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是控制文件的存取，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统密级的方法变得越来越不安全。
另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。
二、数字时代的密写术 — 数字水印
数字水印（Digital Watermark）技术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标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。嵌入数字作品中的信息必须具有以下基本特性才能称为数字水印：
1.隐蔽性：在数字作品中嵌入数字水印不会引起明显的降质，并且不易被察觉。
2.隐藏位置的安全性：水印信息隐藏于数据而非文件头中，文件格式的变换不应导致水印数据的丢失。
3.鲁棒性：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。在数字水印技术中，水印的数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾。从主观上讲，理想的水印算法应该既能隐藏大量数据，又可以抗各种信道噪声和信号变形。然而在实际中，这两个指标往往不能同时实现，不过这并不会影响数字水印技术的应用，因为实际应用一般只偏重其中的一个方面。如果是为了隐蔽通信，数据量显然是最重要的，由于通信方式极为隐蔽，遭遇敌方篡改攻击的可能性很小，因而对鲁棒性要求不高。但对保证数据安全来说，情况恰恰相反，各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险，所以鲁棒性是十分重要的，此时，隐藏数据量的要求居于次要地位。
数字水印技术的基本思想源于古代的密写术。古希腊的斯巴达人曾将军事情报刻在普通的木板上，用石蜡填平，收信的一方只要用火烤热木板，融化石蜡后，就
可以看到密信。使用最广泛的密写方法恐怕要算化学密写了，牛奶、白矾、果汁等都曾充当过密写药水的角色。可以说，人类早期使用的保密通信手段大多数属于密写而不是密码。然而，与密码技术相比，密写术始终没有发展成为一门独立的学科，究其原因，主要是因为密写术缺乏必要的理论基础。
如今，数字化技术的发展为古老的密写术注入了新的活力，也带来了新的机会。在研究数字水印的过程中，研究者大量借鉴了密写技术的思想。尤其是近年来信息隐藏技术理论框架研究的兴起，更给密写术成为一门严谨的科学带来了希望。毫无疑问，密写技术将在数字时代得以复兴。
三、数字水印的分类
数字水印技术可以从不同的角度进行划分。1．按特性划分
按水印的特性可以将数字水印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，它要求嵌入的水印能够经受各种常用的编辑处理；脆弱数字水印主要用于完整性保护，与鲁棒水印的要求相反，脆弱水印必须对信号的改动很敏感，人们根据脆弱水印的状态就可以判断数据是否被篡改过。2．按水印所附载的媒体划分
按水印所附载的媒体，我们可以将数字水印划分为图像水印、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。随着数字技术的发展，会有更多种类的数字媒体出现，同时也会产生相应的水印技术。3.按检测过程划分
按水印的检测过程可以将数字水印划分为明文水印和盲水印。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。一般来说，明文水印的鲁棒性比较强，但其应用受到存储成本的限制。目前学术界研究的数字水印大多数是盲水印。4．按内容划分
按数字水印的内容可以将水印划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。有意义水印的优势在于，如果由于受到攻击或其他原因致使解码后的水印破损，人们仍然可以通过视觉观察确认是否有水印。但对于无意义水印来说，如果解码后的水印序列有若干码元错误，则只能通过统计决策来确定信号中是否含有水印。
5．按用途划分
不同的应用需求造就了不同的水印技术。按水印的用途，我们可以将数字水印划分为票据防伪水印、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。一般来说，伪币的制造者不可能对票据图像进行过多的修改，所以，诸如尺度变换等信号编辑操作是不用考虑的。但另一方面，人们必须考虑票据破损、图案模糊等情形，而且考虑到快速检测的要求，用于票据防伪的数字水印算法不能太复杂。版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。数字作品既是商品又是知识作品，这种双重性决定了版权标识水印主要强调隐蔽性和鲁棒性，而对数据量的要求相对较小。
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
按数字水印的隐藏位置，我们可以将其划分为时（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。
随着数字水印技术的发展，各种水印算法层出不穷，水印的隐藏位置也不再局限于上述四种。应该说，只要构成一种信号变换，就有可能在其变换空间上隐藏水印。
四、应用前景
多媒体技术的飞速发展和Internet的普及带来了一系列政治、经济、军事和文化问题，产生了许多新的研究热点，以下几个引起普遍关注的问题构成了数字水印的研究背景。
1．数字作品的知识产权保护
数字作品（如电脑美术、扫描图像、数字音乐、视频、三维动画）的版权保护是当前的热点问题。由于数字作品的拷贝、修改非常容易，而且可以做到与原作完全相同，所以原创者不得不采用一些严重损害作品质量的办法来加上版权标志，而这种明显可见的标志很容易被篡改。
“数字水印”利用数据隐藏原理使版权标志不可见或不可听，既不损害原作品，又达到了版权保护的目的。目前，用于版权保护的数字水印技术已经进入了初步实用化阶段，IBM公司在其“数字图书馆”软件中就提供了数字水印功能，Adobe公司也在其著名的Photoshop软件中集成了Digimarc公司的数字水印插件。然而实事求是地说，目前市场上的数字水印产品在技术上还不成熟，很容易被破坏或破解，距离真正的实用还有很长的路要走。2．商务交易中的票据防伪
随着高质量图像输入输出设备的发展，特别是精度超过 1200dpi的彩色喷墨、激光打印机和高精度彩色复印机的出现，使得货币、支票以及其他票据的伪造变得更加容易。
据美国官方报道，仅在1997年截获的价值4000万美元的假钞中，用高精度彩色打印机制造的小面额假钞就占19％，这个数字是1995年的9.05 倍。目前，美国、日本以及荷兰都已开始研究用于票据防伪的数字水印技术。其中麻省理工学院媒体实验室受美国财政部委托，已经开始研究在彩色打印机、复印机输出的每幅图像中加入唯一的、不可见的数字水印，在需要时可以实时地从扫描票据中判断水印的有无，快速辨识真伪。
另一方面，在从传统商务向电子商务转化的过程中，会出现大量过度性的电子文件，如各种纸质票据的扫描图像等。即使在网络安全技术成熟以后，各种电子票据也还需要一些非密码的认证方式。数字水印技术可以为各种票据提供不可见的认证标志，从而大大增加了伪造的难度。3．声像数据的隐藏标识和篡改提示
数据的标识信息往往比数据本身更具有保密价值，如遥感图像的拍摄日期、经/纬度等。没有标识信息的数据有时甚至无法使用，但直接将这些重要信息标记在原始文件上又很危险。数字水印技术提供了一种隐藏标识的方法，标识信息在原始文件上是看不到的，只有通过特殊的阅读程序才可以读取。这种方法已经被国外一些公开的遥感图像数据库所采用。
此外，数据的篡改提示也是一项很重要的工作。现有的信号拼接和镶嵌技术可以做到“移花接木”而不为人知，因此，如何防范对图像、录音、录像数据的篡改攻击是重要的研究课题。基于数字水印的篡改提示是解决这一问题的理想技术途径，通过隐藏水印的状态可以判断声像信号是否被篡改。4．隐蔽通信及其对抗
数字水印所依赖的信息隐藏技术不仅提供了非密码的安全途径，更引发了信息战尤其是网络情报战的革命，产生了一系列新颖的作战方式，引起了许多国家的重
视。
网络情报战是信息战的重要组成部分，其核心内容是利用公用网络进行保密数据传送。迄今为止，学术界在这方面的研究思路一直未能突破“文件加密”的思维模式，然而，经过加密的文件往往是混乱无序的，容易引起攻击者的注意。网络多媒体技术的广泛应用使得利用公用网络进行保密通信有了新的思路，利用数字化声像信号相对于人的视觉、听觉冗余，可以进行各种时（空）域和变换域的信息隐藏，从而实现隐蔽通信。
五、研究动态
从公开发表的文献看，国际上在数字水印方面的研究刚开始不久，但由于有大公司的介入和美国军方及财政部的支持，该技术研究的发展速度非常快。1998年以来，《IEEE图像处理》、《IEEE会报》、《IEEE通信选题》、《IEEE 消费电子学》等许多国际重要期刊都组织了数字水印的技术专刊或专题新闻报道。----在美国，以麻省理工学院媒体实验室为代表的一批研究机构和企业已经申请了数字水印方面的专利。1998年，美国政府报告中出现了第一份有关图像数据隐藏的AD报告。目前，已支持或开展数字水印研究的机构既有政府部门，也有大学和知名企业，它们包括美国财政部、美国版权工作组、美国空军研究院、美国陆军研究实验室、德国国家信息技术研究中心、日本NTT信息与通信系统研究中心、麻省理工学院、伊利诺斯大学、明尼苏达大学、剑桥大学、瑞士洛桑联邦工学院、西班牙Vigo 大学、IBM公司Watson研究中心、微软公司剑桥研究院、朗讯公司贝尔实验室、CA公司、Sony公司、NEC研究所以及荷兰菲利浦公司等。1996年5月30日～6月1日，在英国剑桥牛顿研究所召开了第一届国际信息隐藏学术研讨会，至今已举办了三届。SPIE和IEEE的一些重要国际会议也开辟了相关的专题。
我国学术界对数字水印技术的反应也非常快，已经有相当一批有实力的科研机构投入到这一领域的研究中来。为了促进数字水印及其他信息隐藏技术的研究和应用，1999年12月，我国信息安全领域的何德全院士、周仲义院士、蔡吉人院士与有关应用研究单位联合发起召开了我国第一届信息隐藏学术研讨会。2000年1 月，由国家“863”智能机专家组和中科院自动化所模式识别国家重点实验室组织召开了数字水印学术研讨会，来自国家自然科学基金委员会、国家信息安全测评认证中心、中国科学院、北京邮电大学、国防科技大学、清华大学、北方工业大学、上海交通大学、天津大学、中国科技大学、北京大学、北京理工大学、中山大学、北京电子技术应用研究所等单位的专家学者和研究人员深入讨论了数字水印的关键技术，报告了各自的研究成果。
从这次会议反应的情况上看，我国相关学术领域的研究与世界水平相差不远，而且有自己独特的研究思路。
目前，已支持或开展数字水印研究的机构既有政府部门，也有大学和知名企业，它们包括美国财政部、美国版权工作组、美国空军研究院、美国陆军研究实验室、德国国家信息技术研究中心、日本NTT信息与通信系统研究中心、麻省理工学院、伊利诺斯大学、明尼苏达大学、剑桥大学、瑞士洛桑联邦工学院、西班牙 Vigo大学、IBM公司Watson研究中心、微软公司剑桥研究院、朗讯公司贝尔实验室、CA公司、Sony公司、NEC研究所以及荷兰菲利浦公司等。
1996年5月30日～6月1日，在英国剑桥牛顿研究所召开了第一届国际信息隐藏学术研讨会，至今已举办了三届。SPIE和IEEE的一些重要国际会议也开辟了相关的专题。
我国学术界对数字水印技术的反应也非常快，已经有相当一批有实力的科研机构投入到这一领域的研究中来。为了促进数字水印及其他信息隐藏技术的研究和应用，1999年12月，我国信息安全领域的何德全院士、周仲义院士、蔡吉人院士与有关应用研究单位联合发起召开了我国第一届信息隐藏学术研讨会。2000年1 月，由国家“863”智能机专家组和中科院自动化所模式识别国家重点实验室组织召开了数字水印学术研讨会，来自国家自然科学基金委员会、国家信息安全测评认证中心、中国科学院、北京邮电大学、国防科技大学、清华大学、北方工业大学、上海交通大学、天津大学、中国科技大学、北京大学、北京理工大学、中山大学、北京电子技术应用研究所等单位的专家学者和研究人员深入讨论了数字水印的关键技术，报告了各自的研究成果。从这次会议反应的情况上看，我国相关学术领域的研究与世界水平相差不远，而且有自己独特的研究思路。
篇2：数字水印技术及其应用
应用数字全息解决数字水印技术中采用log-polar变换后水印的提取问题
log-polar(对数-极坐标)变换是目前数字水印在抵抗几何攻击时常常采用的手段,但是此种算法存在的主要问题是采用不同的坐标变换带来的数字图像信息的丢失,导致水印可提取性下降或者原图质量的`下降.本文应用了数字全息的方法,解决了以上的两个由于logpolaf变换带来的主要问题.仿真实验证明,该方法解决了数字水印图像信息的丢失,大大提高了数字水印的可提取性.
作 者：周皓 顾济华 陈刘 ZHOU Hao GU Ji-hua CHEN Liu 作者单位：教育部现代光学技术重点实验室,苏州,215006;苏州大学物理科学与技术学院,苏州,215006刊 名：激光杂志 ISTIC PKU英文刊名：LASER JOURNAL年，卷(期)：200728(6)分类号：O436.1 TN919关键词：信息光学 数字全息水印 log-polar变换 RST
篇3：数字水印及其应用
关键词：数字水印,信息安全,版权保护
1. 引言
信息处理技术及计算机网络的发展使得数字作品更容易地存储与传输,但也正是因为图像、视频、音频和其他作品都能以数字形式获得,其拷贝非常容易,从而可能会导致大规模非授权拷贝,而这极有可能会损害电影、音乐、书籍和软件等行业的发展。为了有效地解决这些问题,近年来出现了加解密、数字签名、数字水印等多种技术,其中数字水印技术是20世纪90年代出现的,它利用数字内嵌的方法,将水印隐藏在数字图像、视频、音频、文档、图书等数字作品中,用以证明原创作者对其作品的所有权,并作为鉴定、起诉非法侵权的证据,同时通过对水印的探测和分析保证数字信息的完整可靠性,从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。
数字水印技术目前正处于一个快速发展的阶段,应用领域也在快速扩展。从最初的图像水印、音频水印,发展到视频水印、文字水印、软件水印;从最初的算法研究,扩展到行业领域的应用,如数字作品的版权保护、广播监测、隐蔽通信、证件票据防伪等。数字水印技术涉及信息处理、模式识别、多媒体技术、计算机网络、数字通信、密码学等多学科领域,现已成为当前信息科学前沿中一个新颖且具有广泛应用前景的研究热点。
2. 数字水印的一般原理
数字水印技术包含水印的嵌入、提取/检测两个过程。数字作品拥有的特定信息,如数字序列、数字标识、文本或图像等,按某种算法嵌入到数字作品中,在需要时,通过相应的算法提取出该水印,从而能够验证数字作品的合法性。为了给攻击者增加去除水印的难度,目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强安全性,在水印的嵌入和提取/检测时采用一种密钥,甚至几种密钥联合使用。数字水印的嵌入过程如图1所示,数字水印的提取/检测过程如图2所示。
3. 数字水印的特性
3.1 隐蔽性。
隐蔽性也称为透明性、不可见性、不可感知性等,数字水印利用人类视觉或听觉系统的特征,经过一系列处理,使保护对象在质量上没有发生可以感觉到的失真,而嵌入的水印也无法从表面上感知,只有通过专用的检测器才能感知水印的存在。
3.2 鲁棒性。
鲁棒性也称为免疫性、健壮性、稳健性等,指在经历多种无意或有意的信号处理过程后,数字水印仍能保持完整性并能被准确鉴别。这些信号处理操作包括:信道噪声、滤波、A/D与D/A转换、重采样、几何变形以及有损压缩编码等。
3.3 安全性。
安全性表现为水印能够抵抗恶意攻击的能力,未经授权的个体不得阅读和修改水印,只有被授权者能够检测、恢复和修改水印,能充分可靠地证明所有者对特定产品的所有权。
3.4 确定性。
水印应能为受到保护的数字作品的真伪或归属提供确定、可靠且具有法律效力的证据,这也是发展数字水印技术的基本动力。
3.5 不可检测性。
指水印信息与原始载体数据具有一致的特性,且水印信息本身具有不可统计性,使攻击者无法通过信息分析手段判断多媒体数据中是否存在水印。
3.6 自恢复性。
水印信息经过一些操作或变换后,可能会使原始载体数据产生较大的破坏,但可以由留下的片断数据恢复出隐藏信号,且恢复过程不需要宿主信号。
4. 数字水印的应用
最初提出数字水印的目的是为了保护版权,但近年来,多媒体技术的飞速发展给数字水印技术带来了许多新的研究热点,也让数字水印技术在许多新的领域得到应用。
4.1 版权保护。
这是数字水印最基本和最主要的应用。数字作品的所有者可用密钥产生一个数字水印,并将其嵌入到原始数据中,这样既不损害原作品,又达到了版权保护的目的。当发生版权纠纷时,可由公正机构从产品中提取出数字水印信息作为具有法律效力的凭证,从而保护所有者的权益。目前,用于版权保护的数字水印技术已经进入了实用化阶段。
4.2 拷贝保护。
数字水印包括作品所有者欲加载在作品上的有关使用及拷贝规则的信息,再加上一些有效的技术手段就可以使非授权用户不能对产品进行非法拷贝。这种应用的典型例子是DVD防拷贝系统,即将水印信息加入到DVD数据中,DVD播放机即可通过检测DVD数据中的水印信息而判断其合法性和可拷贝性,从而保护作品所有者的利益。
4.3 盗版跟踪。
为避免和抑制数字作品的非法复制和传播,版权所有人可以向分发给不同用户的作品中嵌入不同的水印以标识用户的信息,该水印可根据用户的序号和相关的信息生成,一旦发现未经授权的拷贝,就可以根据此拷贝所恢复出的指纹来确定它的来源,对于打击盗版源头十分有利。例如:影视公司在电影制作过程中经常需将样片送给有关单位审查,在这些样片上针对不同的接收者加上不同的水印,即能在发生样片泄露后很快确定地泄密方,这样可以使接收者对样片加倍保护。
4.4 内容认证。
主要是利用脆弱水印对数据进行检测,检测时须用惟一的与数据内容相关的密钥提取出水印,然后通过检测水印的完整性来检查原始数据的真实性。采用脆弱水印是因为它可以标明数据是否被改动,甚至指出数据哪些部分被改动了。
4.5 广播监测。
即监测影视节目和音乐作品在电视台、广播电台上播出的时间和次数。制片人、音乐人要防止自己的作品被电视台、广播台非法重播,广告客户要确保他们的广告在规定的时间、规定的地方播出,这些都可以通过广播监测来解决。在影视或音乐作品播出前嵌入特别的水印,然后由自动监测台接收广播,搜索其中的水印,从而确定这些作品在什么时候、由什么电台播放。
4.6 隐蔽通信。
通信双方约定好数字水印算法和可能用到的密钥后,他们就可以利用多媒体为载体进行隐蔽通信,而第三方很难察觉,因为不可察觉的嵌入数据的多媒体不仅在视觉或听觉上没有什么变化,而且也很难从它的功率谱等物理特征看出异常。这种隐蔽通信在国防和情报部门得到广泛的应用。
5. 结束语
在信息数字化飞速发展的今天,数字水印技术在诸如版权保护、拷贝保护、盗版追踪、内容认证、广播监测、隐蔽通信等方面发挥着重要作用,但数字水印技术仍然没有完全成熟,还有很多问题没有得到解决,所以还需要对现有的数字水印技术进行完善与发展。
参考文献
[1]杨义先,钮心忻.数字水印理论与技术[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]周旭.图形图像中数字水印若干技术的研究[D].杭州:浙江大学,2008.
[3]尹浩,林闯,邱锋等.数字水印技术综述[J].计算机研究与发展,2005,42(7):1093-1099.
篇4：数字图像水印技术与应用
关键词：数字水印；空域算法；交换域算法；应用
中图分类号：TP309 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 13-0000-02
Digital Image Watermarking and Application
Zhao Haijun1,2
(1.Fuqing Branch of Fujian Normal University,Fuqing350300,China;2. School of Information Science and Technology,Xiamen University,Xiamen361005,China)
Abstract:Digital watermarking as a main method for copyright protection and as a new way for hiding information,has become a hot topic and gained increasing attention both abroad and at home in recent years. The concept,classifications,features and working process have been well introduced,and then a contrastive analysis of its classical algorithms has been promoted.Finally,its application field is summarized and an expectation about its future possible development direction is given.
Keywords:Digital watermark;Spatial domain algorithm;Transform domainalgorithm;Application
多媒体通信业务和网络数字化的日益普及使得信息所有者可以方便地通过互联网发布的信息，同时，也可以便捷地通过网络获取所需信息。随之，信息数字化产品的信息安全与版权保护问题已成为迫在眉睫的现实问题。加密（cryptography）技术是解决此问题的一种传统方法。然而，加密却也有其极限性：一是其非常规性的表现形式同时也泄露了内容的重要性；二是它只能保证信息内容的保密性却无法解决版权问题。正是在这种环境下，数字水印技术通过在数字作品中嵌入水印信息来确定数字作品的所有权或检验数字内容的原始性，弥补了加密技术对解密后的数据不能进一步保护的不足。（向德生等2005:326-333）
一、数计水印技术概念及特征
（一）概念
数字水印技术是借用了传统水印的概念，将其在数字媒体中推广应用。其技术的研究涉及信息学、密码学、数学、计算机科学、模式识别等多种学科的研究领域，是信息隐藏技术研究领域的重要分支。
（二）分类
根据其表现形式，数字图像水印分为可见水印（Visible Digital Watermark）和不可见水印（Invisible Digital Watermark）两种。可見水印指通过人眼可以看见的水印。这一类水印一般选用较淡或半透明的不碍观瞻的图案，其主要目的在于明确标识版权，防止非法使用；不可见水印与可视水印相反，它加在图像当中从表面上是不易察觉的。根据水印的性质，可分为鲁棒水印（Invisible-Robust Watermark）和易损水印 (Invisible-Fragile Watermark)。鲁棒水印的特点在于嵌入了此类水印后得到的水印化图像在经过一些常规处理或恶意攻击后仍可从中提取出有效的水印，鲁棒水印需尽可能地保留原始水印信息，而易损水印则只需要一定程度的保留水印的原始信息。根据水印的方案设计，可分为盲水印和非盲水印，不需要原始数据的称之为盲水印，反之，为非盲水印。根据用户密钥，可分为私钥水印和公钥水印，前者在水印的嵌入和检验过程采用同一密钥，而后者则采用不同的密钥。
（三）工作过程
数字水印技术系统一般包括水印生成、嵌入和提取/检测过程。其嵌入过程是首先对水印进行预处理，然后选择某种数字水印技术结合密钥或公钥将其嵌入到原始图像之中，最后得到嵌入水印后的图像；其提取/检验过程是使用原始水印结合所用的密钥或公钥，对待测图像按嵌入过程进行逆处理，然后得到恢复后的水印或检测结果。
（四）基本特征
1.保真性。嵌入图像中的水印应该在视觉上是不可见的，不会影响原图像的质量。但得注意的是，假如一个信号是视觉上不可见的，那么基于视觉可见性的有损压缩算法就有可能忽略这个信号，从而除去水印。
2.鲁棒性。图像在发布、传播和使用过程中可能遭到一定程度的破坏，产生的原因包括有损压缩、数模/模数转换、低通滤波、几何变换、对比度改变、图像格式转换等。这些破坏可能是无意的，也可能是恶意攻击的。所以，水印必须具有很强的鲁棒性，抵挡住这些破坏。
3可靠的检测机制。水印的检测算法必须是足够可靠的，不能误报也不能漏报。
4.相关密钥。嵌入图像中的水印必须与一个惟一的密钥相关，而且密钥的生成必须是安全的，难以伪造的。
5.可接受的计算开销。水印的计算开销（主要是检测时的计算开销）不能太大，必须在可接受的范围内。
6.多重水印。在一些场合下，允许在一幅图像中嵌入多种水印是非常必要的。因为目前还没有一种水印算法能够在各种攻击下都具有很强的鲁棒性，所以一个实用的水印系统往往需要在图像中嵌入多种不同类型的水印以提高其鲁棒性。
二、数字水印技术算法
经典的数字图像水印技术算法可分为两大类，即空域（spatial domain）算法和变换域(transform domain)算法。
（一）空域算法
空域图像水印技术是指在图像的空间域中嵌入水印的技术，一般是将水印嵌入到图像最不重要的像素位上。其中， 典型的算法有：Schyndel（1994：86-89）等提出将水印嵌入像素最低位算法（LSB）。常用的LSB算法有两种：第一种是将m序列的伪随机代码作为水印嵌入到图像数据的LSB平面中，它要用自适应柱状图操作将图像值由8压到6比特位；第二种作是将m序列代码作为水印嵌入到LSB平面中，但其解码过程则是利用了m序列唯一的且是最佳的自相关函数进行解码。Bender（1996：313-336）等人提出的Patchwork算法。Patchwork算法是通过改变图像数据的统计特性将信息嵌入到像素的亮度值中。该算法的缺陷是其嵌入量低且对串谋攻击抵抗力弱。此外，Puate and Jordan（1996：108-118）利用在分形图像压缩中选代函数系统和自相似性来编码，提出了基于分形图像压缩的空域水印法；Bas et al (1998:469-473)将空域分形编码的水印思想推广到分块DCT。空域算法的优点是计算速度快，但一般鲁棒性较差。
（二）变换域算法
变换域水印技术是先对原图像进行变换，在变换域中按照不同的方法选择系数嵌入水印，最后再进行相应的逆变换得到含水印图像。常用的变换有DCT（离散余弦）变换，DWT（离散小波）变换，DFT(离散傅立叶)变换，分形等嵌入方法。Cox（1996：243-246）等提出了一种基于DCT变换的扩频水印技术，它将满足正态分布的伙随机序列加入到图像的DCT变换后视觉最重要系数中，利用了SS（序列扩频技术）和HVS（人类视觉特性），其优点是相对于空域图像水印方法在对压缩、滤波等常规信号处理上具有更强的稳健性。Ruanaida等人最先将水印嵌入在DFT域中，指出相位调制可能更适合于鲁棒水印；Kunder（1997：544-547）等人最早提出将水印嵌入到DWT域。结合目前基于小波变换的图像压缩研究方法，Xia（1997：548-551）等结合SPIHT压缩方法和多分辩率分析，提出了多尺度水印技术，把高斯白噪声加入高频系数中；Houng-Jyh Wang结合MTWC压缩方法，将水印算法与图像压缩方法集成，实现数字知识产权的保护。
三、数字图像水印的应用
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，它是通过跟踪多媒体数据中的数字水印信息来保护其数据版权；数字水印技术可用于识别文档（印刷品、电子文档等）的真伪，如鉴定印章，护照等等；数字水印技术可用于做多媒体数据的访问控制和复制控制（如DVD防拷贝系统），从而保证消费者的权益以及有效控制商业侵权行为；数字水印技术适用于信息的安全通信，通过该技术隐藏在普通多媒体数据中的信息不容易监控，隐蔽性高，可以避开窃听和监控；
结语：
作为一个技术体系，数字水印技术目前仍不够完善。今后，研究出对几何攻击具有较强鲁棒性的数字图像水印，提出兼顾保真性和鲁棒性的最优水印算法，进一步完善水印性能评价标准，将数字水印与密码技术、公钥密码和私钥密码体系相结合制作综合的数据安全系统等将成为主要的研究方向。就目前而言，数字水印技术仍存在诸多不足，但这却无法阻挡其发展趋势，它将在数字作品版权保护、篡改提示、隐蔽通信及电子商务等领域具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]Bas P. Chassery J M. Using the fractal code to watermark images [J]. Proe IEEE International Conf on Image Processing,ICIP-98, 1998, 1: 469-473.
[2]Bender W. et al. Techniques for data hiding [J]. IBM Systems Journal, 1996, 35(3&4):313-336
[3]Cox I.J, Kilian K， Leighton T, etal. Secure spread spectrum watermarking of images, audio and video [J]. Proc IEEE International Conf on Image Processing, ICIP-96,1996,3:243-246.
[4]Kudurd, Hatzinakos D. A robust digital image watermarking method using wavelet-based fusion [J]. in Proceedings of IEEE ICIP97,1997:544-547.
[5]Puate J, JordanF. Using fractal compression scheme to embed a digital signature into an image [J]. Prpceedings of the SPIE, 1996,2915:108-118.
[6]Schyndel, Tirkel, Qsborne. A digital watermark [A]. In: Proceedings of the International Conference on Image Processing [C]. Austin: IEEE Press, 1994.2:86-89.
[7]Xia Xiangen, Boncelet C.G, Aree G.R. A multiresolution watermark for digital images [C]. In: Proceedings International Conference on Image Processing (Cat No. 97CB36144) IEEE Comput Soc Part 1， Los Alamitos， CA, USA, 1997,1: 548-551.
[8]向德生,楊格兰,熊岳山.数字水印技术研究明.计算机工程与设计,2005,26(2):326-3
作者简介：
篇5：数字水印技术及其应用
马 苗
(西安科技学院计算机系 硕士研究生，西安 710054)
摘要：数字水印技术作为数字媒体版权保护的有效办法，近年来在国内外引起了人们极大的兴趣。但是由于数字水印技术涉及到的知识面比较广，即使是专业人员有时也感到力不从心，那么如何选择一种有效的编程工具便成为一个亟待解决的问题。本文从数字水印技术本身的特点、一般模型和典型算法出发，简要地介绍了一种可以快速上手的高效的实用语言――Matlab。最后,作者给出一个用Matlab
实现数字水印实例。
关键词：数字水印 Matlab Visual C++6.0 DWT DCT
1 引言
作为传统加密系统的有效补充办法，从1993年Caronni正式提出数字水印到现在短短几年里，无论是在国内还是在国外对数字水印的研究都引起了人们极大的关注。但数字水印技术的发展还很不成熟，应用也处于初级阶段。在我国，知识产权问题是一个敏感的话题，只有深入开展数字水印技术的.研究，尽快制定我国的版权保护水印标准，才能使我们在未来可能的国际知识产权纠纷中取得主动权。那么
掌握高效的工具，便成为一个必须解决的问题。本文就针对数字水印本身的特点，介绍了一种高效的实用工具――MATLAB。
2 数字水印技术
2.1 数字水印技术的复杂性
数字水印技术涉及到通信理论、编码理论、噪声理论、视听觉感知理论、扩频技术(Spread Spectrum)、信号处理(Signal Processing ) 技术、数字图像处理(Digital Image Processing)技术、多媒体(Multimedia)
技术、模式识别(Pattern Reorganization)技术、算法设计(Algorithm Design)等理论，用到经典的DFT(Discrete Fourier Transform)、DCT(Discrete Cosine Transform)变换和近代最先进的数学工具----小波(Wavelet)。
篇6：数字水印技术及其应用
顺序指示模拟技术及其在3D数字岩心建模中的应用
传统的数值模拟孔隙微观结构的建模方法过于理想化和简单化;而用X射线超薄片图像技术来得到3D孔隙结构的高分辨率的图像却又过于昂贵和耗时.利用从现场得到的.2D铸体薄片提供的地层信息作为条件数据,用顺序指示模拟技术可构建出3D孔隙介质模型,由此得到的数字岩心的孔隙结构可最大程度地与实际岩石接近.这种数字岩心不仅可用来精确预测岩心渗透率,而且还可作为其他物理特性模拟的共享对象.介绍了顺序指示模拟原理和地质统计学在3D数字岩心建模中应用原理的概率论表达式,3D数字岩心模型建立方法,以及3D数字岩心应用实例;认为岩石物理的研究应该向数字岩心方向发展.
作 者：朱益华 陶果 ZHU Yi-hua TAO Guo 作者单位：CNPC测井重点实验室,中国石油大学,北京,102249刊 名：测井技术 ISTIC PKU英文刊名：WELL LOGGING TECHNOLOGY年，卷(期)：31(2)分类号：O343.2 TP311.12关键词：石油测井 孔隙结构模拟 随机建模 顺序指示模拟 变差函数 数字岩心
篇7：时间戳与数字水印之法律评析
龙富泉[1]
[内容摘要]：伴随版权人“科技维权”潮流的兴起，时间戳与数字水印成为受人瞩目的两项版权技术措施，计算机专家们试图搭建新的技术服务平台，解决数字作品版权维权领域内重要的原创性难题。本文通过对上述两项核心技术在司法领域内的应用进行证据学意义上的法律评析，客观评价相关技术对于版权维权的法律价值。
[关键词]：时间戳 数字水印 版权 证据
一、数字作品“科技维权”之由来
随着知识产权意识的提高，版权与利益之间的联结越来越直观地被社会公众所感知，版权纠纷也相应出现大幅增加。但版权从业者通过司法裁判途径维权的积极性却未见相应提高，缘由之一被归结为诉讼取证的困难，分而论之，即原告自证版权权属的困难与证明被告剽窃行为的困难。究其原因，抛开诉讼证据规则不论，根源还是与作为权利对象的知识“无体有形”[2]的物理属性相关，而这一特点，在二进位制的网络世界中尤其表露无遗。在复制行为只在“弹指间”的数字世界，如何确定数字作品的原创性？如何证成版权权利归属？如何防范权利人之外主体实施“接触”与“实质相同”的侵权复制行为？诸多问题挑战人类解决自我衍生新困惑的智商。
在处于维权生态下游的司法救济出现预期困难之后，许多版权人将焦点上溯至数字作品产生及公开的最初阶段，寄望于“解铃还需系铃人”的逻辑，数字技术本身便成为数字作品版权人的重要依赖。在数字领域内，人们惯性地提出了物权思维之下面对偷盗行为的解决手段——加锁、查迹，即版权法所指之技术措施。依据技术措施的技术原理及防范效果，版权技术保护措施传统上大致分为四种形态：（1）在复制行为开始时，即令其无法复制，如要求输入一定的口令或产品序号；（2）虽可从事复制，但在其中加入各种干扰资讯或讯息，使其无法顺利完成复制行为，如录影带录制时使用的color－stripe方式；（3）复制行为虽属可能，但以某种立法令其无法使用复制品，如各种加密方式；（4）虽然可以复制也可以使用，但在复制品上遗留下不法复制的痕迹或形成其他不良后果，希望借此造成心理压力，断绝其复制念头，如嵌入所谓的“lucent mark”之方式或计算机程序中的设置“逻辑锁”[3]。此外，在针对互联网上的技术保护措施又主要分为访问控制措施和使用控制措施。访问控制措施一般在服务器层次性出现，几乎所有的因特网上的服务器都对用户访问进行或多或少的技术限制，如输入口令、密码插入和信用卡似的验证硬件等；使用控制措施令用户不能任意复制、发行、传播受保护作品，尤其不能任意修改作品，如电子文档指示软件、加密、电子签名以及电子水印等[4]。技术措施实施与规避的客观现实以及相关立法[5]体现了版权保护的复杂环境与技术维权的有限性。但技术措施的提出，毕竟为解决版权保护，尤其是数字作品版权保护提供了一种多元化的思维路径，其积极性是不言而喻的。
2006年4月26日，“北京市数字作品版权登记平台”正式启动。这是北京市版权局联合北京华旗资讯数码科技有限公司在全国建成的首个数字作品版权登记平台。它是集数字作品版权登记、合同备案、作品权利信息查询、版权贸易展示、数字水印加密技术应用以及数字作品版权认证、执法取证先进综合义务为一体的版权行政管理平台[6]。
2007年8月13日，“深圳市版权协会数字作品版权保护系统论证会”召开，深圳市版权协会（SCS）与北京联合信任技术服务有限公司共同搭建的“数字作品自助保护系统”亮相。它是通过时间戳技术应用尝试为数字作品版权归属提供时间证明的服务平台[7]。
上述两个数字作品版权服务系统在应用方面均指向数字作品版权保护，其目的在于通过某种方式为数字作品原创性提供具备公信力的证明，从而解决数字作品版权保护领域内的难题。基于相近的应用目的，两个系统分别使用了“时间戳”和“数字水印”两项工作原理完全不同的核心技术。笔者认为，在数字作品版权保护领域，新兴的计算机技术措施带来了新的元素、新的思维路径，但技术层面的唯一性、完整性、证明力等与法律层面的相同概念有着泾渭分明的内涵与外延，“科技维权”下的这两项技术措施能够提供的只是某种事实的映证，而无法替代法律的判断。在实践当中时间戳和数字水印技术的未来应用前景最终取决于司法证据学意义上的价值评判。
二、“时间戳”与“数字水印”之原理及应用
（一）“时间戳”技术
数字时间戳技术就是数字签名技术一种变种的应用。在电子商务交易文件中，时间是十分重要的信息。在书面合同中，文件签署的日期和签名一样均是十分重要的防止文件被伪造和篡改的关键性内容。数字时间戳服务（DTS：digita1 time stamp service）是网上电子商务安全服务项目之一，能提供电子文件的日期和时间信息的安全保护。时间戳（time-stamp）是一个经加密后形成的凭证文档，它包括三个部分：
（1）需加时间戳的文件的摘要（digest）；（2）DTS收到文件的日期和时间；（3）DTS的数字签名。一般来说，时间戳产生的过程为：用户首先将需要加时间戳的文件用Hash编码加密形成摘要，然后将该摘要发送到DTS，DTS在加入了收到文件摘要的日期和时间信息后再对该文件加密（数字签名），然后送回用户。书面签署文件的时间是由签署人自己写上的，而数字时间戳则不然，它是由认证单位DTS来加的，以DTS收到文件的时间为依据[8]。深圳市版权协会“数字作品自助保护系统”的工作原理是借助来源于国家授时中心的不可篡改的具备高精确性、高稳定性的时间，通过权威可信的时间戳，证明电子文件（数据电文）在某一时刻存在的真实状态，用于对时间敏感的电子交易数据和文件等提供内容完整性及归属证明。该系统开发者认为作为版权登记的基础，可信时间戳能权威、有效、高速地证明电子作品某时刻存在真实状态，解决了网络版权保护中存在的“作品真实署名”、“作品完整性”、“创作时间”问题，进行版权登记时只需提交可信时间戳及原作品，版权管理部门进行可信时间戳验证后，就可方便快捷地备案登记，减轻工作的复杂度，提高工作效率，同时能够精确地统计出版权备案的数据[9]。
（二）“数字水印”技术
数字水印（Digital Watermark）技术是将与多媒体内容相关或不相关的一些标示信息直接嵌入多媒体内容当中，但不影响原内容的使用价值，并不容易被人的知觉系统觉察或注意到。通过这些隐藏在多媒体内容中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者，或者是否真实完整。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。作为数字水印技术基本上具有下面几个方面的特点：
1、安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当原内容发生变化时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；当然数字水印同样对重复添加有有强的抵抗性；
2、隐蔽性：数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用；不会降质；
3、鲁棒性：是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持部分完整性并能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。主要用于版权保护的数字水印易损水印（Fragile Watermarking），主要用于完整性保护，这种水印同样是在内容数据中嵌入不可见的信息。当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改；
4、水印容量：嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。[10]
三、“时间戳”与“数字水印”技术之法律评价
（一）、核心技术应用的优势
就其法律属性而言，时间戳与数字水印技术应划归版权法规定的技术措施之一。具体而论，各自适用的优势体现在以下几方面：
1、技术应用可行性：时间戳与数字水印本身与它们所依附、认证的数字作品原创性无关，它们并不属于数字作品的内容，仅仅是出于未来版权证明目的而为原作品添附的数字形式。因此，时间戳与数字水印具有相对独立性，这两项技术措施于原作品本身不产生任何完整性的影响。这为在数字作品领域内广泛适用上述技术提供了最根本的基础。
2、技术应用可靠性：时间戳与数字水印技术的应用均基于某种特定的物理可靠性，前者选择国家授时中心权威的、具备唯一性的时间，并辅以复杂的算法确保其安全性；而后者则选择作品原件中数字水印技术的鲁棒性作为抵御外来攻击的屏障。
3、技术应用私密性：时间戳技术的私密度较高，使用者提交给时间戳服务中心的只是经过计算机自动编制完成的Hash值，而非数字作品原文内容，时间戳的申请全程中使用者对其数字作品仍享有完全的私密性，这一点确保了系统开发基础目的的实现；而数字水印在添加过程中必然接触数字作品原文内容，私密性相对于时间戳而言优势缺失，使用者不得不在技术之外考虑水印加密者的道德义务。
4、技术应用的效率性：时间戳在“数字作品自助保护系统”中以使用者独立点击“自助”完成，效率较高；而数字水印从目前技术力量而言尚难完成以使用者的计算机终端自行运算添加，效率相对较低。通过上述比对可知，就本文所讨论的技术应用而言，时间戳技术具有可靠性、私密性、效率性的相对优势。
（二）、核心技术应用的局限性
纵观两个版权保护系统中核心技术的应用目的，均是为了试图通过技术特征为易变更、易复制、“流动状态的”数字作品原件完成一种“固化”，进而尝试以被“固化”的数字作品作为某种原创性证明为数字作品版权人提供证据学意义上的支持。
笔者认为，这种“固化”的技术尝试显然是有益的，从证据学角度分析有其存在的合理性与积极性。而且，时间戳技术不仅固定了特定时间的数字作品结构，并且在该作品与特定时间之间建立了固定的联系，这一特性明显优于数字水印。但两项技术的应用目的均是试图成就一种法律事实状态，即数字作品与原创性之间的确定对应关系，而这一点显然已经超出了技术本身所能够承载的范围。因此，在客观认可技术思维优越性的同时，也不得不承认在数字作品版权保护领域内，从证据学意义分析，技术仍然存在相当的局限性。
版权的核心在于作品的原创性，而权利自创意表达之时自动产生已为各国通例所确认。版权侵权纠纷是版权权属纠纷的衍生，而版权权属纠纷中最核心的证明标的是作者与作品之间的联系。如果说数字技术措施是人为的、可变更的，那么这种联系具备了远超出技术认知范围的客观实在性，时间戳技术尝试在作品表达当中加上一个足够客观的维度——时间，但却无力证实另一个客观实在——创造。换言之，时间戳以安全、高效、可靠的模式固定了一切足够权威稳定的因素，最终却有可能仅仅是为一个侵权者的复制品加盖了认证的电子戳。因此，从证据学意义上而言，时间戳技术试图证实并解决的“作品真实署名”、“作品完整性”、“创作时间”问题都是伪命题。时间戳将使用者的注册资料与数字作品一同打包为Hash值，确保其整体稳定性，虽然化解了笔名、网名与真实姓名的证明困境，但其能够证实的并非原创作者在原创作品上的署名，而是指时间戳系统使用者与其注册名称在特定时间的联系；同理，时间戳也无法证实原创作品的完整性，而是证实时间戳系统使用者上传数字作品在特定时间的特定结构状态；时间戳唯一可靠的证明对象—— 时间，并非原创作品的创作时间，而是时间戳系统使用者上传数字作品的特定时间。数字水印技术面临同样的应用尴尬，虽然在现实中其应用已经与版权登记联结，通过版权登记强化其证明效力，但由于版权登记采用自愿登记原则，加之数字水印只是在作品原件上的添附，而无法延及复制件，其原创性证明力依然十分有限。
当然，不容否认的是在数字技术领域内的“真实署名”、“完整性”、“时间”与法律层面的相同概念有着截然不同的内涵与外延，它们各自遵循不同的尺度与规范。法律人不应对技术的有益尝试横加品评，应当客观地认知技术要素并努力促成创新。时间戳与数字水印通过不同的技术原理和应用手段为某一特定数字作品（在特定时间的）特定状态提供了具备物理学依据的证据支持，法律人应当运用对技术的正确认知，充分把握相关证据的属性及效力，借助新技术下的新证据区分情况对数字作品版权纠纷作出准确判断。
（三）时间戳与数字水印的证据学评价
技术终究以应用为目的，如前所述，北京、深圳两地已经开始对数字水印及时间戳技术的实际应用，这意味着未来的版权纠纷解决中将不可避免地出现已经采取了时间戳及数字水印防护的版权证据，如何正确评估相关证据的证据价值将成为司法实践的新问题。如果将版权保护及纠纷解决现状描述为一个系统，新技术、新类型证据的出现必然在系统内部产生新的变化，这一变化不以人的意志为转移，将萌生出新的证据质证、认证原则，出现新的司法判例，这一切都符合法律与现实的辩证关系。因此，法律人既不可妄自菲薄，亦不应擅下评判，对新技术措施下的证据的客观审核和冷静分析是必要的工作。
证据分析的惯性路径是证据形式与证据效力。笔者认为，证据形式是分析方法之一，证据效力是分析目的。无论以何种形式出现的证据，从其来源划分均可分为自证与他证，司法实践证实：排除对方自认因素外，从利害关系角度评价，自证的证明力本身是弱于他证的。因此，单纯从事实证明方面考虑，在各类证据形式中，借助第三方证明力的物证、证人证言往往证明力要略高于当事人自我陈述，而具备一定公信力的第三方出具的鉴定结论、勘验笔录等则相对具有更高一层的证明力。由此，不难得出结论——从逻辑性上讲，基于第三方的证据证明力高于当事人自证的证明力，而第三方与纠纷事件的利害关系的多寡以及第三方的公信力决定其证据证明力的高低。据此，依照前述对两项技术措施的分析，时间戳证书具有其可证事实范围内的强效力，这种效力源于时间戳技术本身的权威性、中立性、客观性；而数字水印因其逊于时间戳的上述物理特性而可证范围被大大限缩，总体而言证明效力降低。
从具体证据形式分析，时间戳与数字水印均是以某种电子数据形式存在的证据，以文本形式打印的时间戳证书可称之为书证，但显然是源证据的变形，笔者认为，二者应属于合同法第十一条所指之电子证据
[11]。在民事诉讼法未作明确规定[12]的情形下，考虑到其生成原理近于利用特定物理设备产生的视听资料，其证据形式可大致参照视听资料来确定，这一确定的法律依据来源于民事诉讼法及行政诉讼法关于证据的两个司法解释文件精神[13]。而这一证据形式的判断与合同法的规定相冲突[14]，合同法的条文规定显然是将电子证据视为书证的。证据形式的确定是民事诉讼研究过程中人为的范畴划分，其证据学意义在于通过区分不同类型证据产生的基础条件评价其证据效力，以视听资料或书证定位的电子证据分别适用不
同的诉讼认证规则。笔者认为，电子证据实际上应当构成一种具备独立地位的证据形式，遵循符合自身客观特性的证据规则，视听资料及书证的形式确认均不足以周延诉讼中出现的各类新的事实判断。
从具体证据效力分析，比对其他各类型证据可知：从一般意义上评判，时间戳证书的证明力强于一般书证，原因在于其以整体结构认证的方式防范了普通书证中无法确定书证部分及整体内容出具时间的漏洞；时间戳证书在证据提交人与证据之间的特定关系以及证据原状的证明方面具有优势，基于时间的特定维度，这一优势甚至强于某些基于占有状态确定权属的动产物证；时间戳证书的证明力强于普通的音像视听资料，其独特的证据形式及验证方式决定了其直接证明证据免于篡改的优越性；时间戳证书中国家许可出证方的第三方电子认证资质及时间的中立性确保了其证明力优于普通的证人证言或当事人陈述；时间戳证书与鉴定结论法律内涵不同，除去对特定时间的确定价值外，其本身无法提供更多关于证据实际内容的法律事实证明；时间戳证书仅是从事第三方认证服务的机构出出的认证证书，与勘验笔录所指属于不同范畴。如前所述，由于数字水印仅仅针对数字作品原件，而对复制后的副本无法控制及加密，且缺少中立的时间证明，其证明效力明显相对低于时间戳证书所证明的内容，此处不再逐一论述。
“科技维权”是一种新兴的潮流，它反映了版权人借助科学技术的发展通过在作品上添加技术措施的方式预防纠纷发生的现实需求，其逻辑与灵感来自于古老的防盗思维，其主旨是积极而有益的，与法律维权体系并行不悖。法律人面对技术往往保守而缺乏必要的敏感，随着传播技术的日新月异，纸媒体向流媒体的跃进，客观地评价新技术在版权维权领域的尝试，细致区分纠纷各案法律事实，形成清晰有效的法律判断，是法律与技术共同携手推进社会进步的必由之路。
[1] 深圳市龙岗区人民法院知识产权庭法官，中国人民大学法学院博士研究生
[2] 刘春田：《知识财产权解析》，《中国社会科学》200304期
[3] 张耕：《略论版权的技术保护措施》，《现代法学》第2004-2期
[4] 同上注
[5] 《世界知识产权组织版权条约》（WCT）和《世界知识产权组织表演和录音制品条约》（WPPT）。WCT
第11条规定：“缔约各方应规定充分的法律保护和有效的法律补救办法，制止规避由作者为行使与本条约或伯尔尼公约有关的权利而使用的，对就其作品进行未经该有关作者许可或未由法律准许的行为加以约束的有效技术措施。”WPPT第18条使用了基本相同的措词。《中华人民共和国著作权法》（2001年）第47条第6款对反规避技术措施问题作了原则性规定：未经版权人或者与版权有关的权利人许可，故意避开或者破坏权利人为其作品、录音录像制品等采取的保护版权或者与版权有关的权利的技术措施的，应视为侵权行为，法律、行政法规另有规定的除外。《计算机软件保护条例》（2001年）第24条第3项也作了类似规定：故意避开或破坏版权人为保护其软件而采取的技术措施的，应承担侵害软件版权的法律责任。
[6] 《政企结盟 技术挑战国内数字版权保护难题》（2007年8月16日访问）
[7] 《什么是“数字水印”》（2007年8月16日访问）
[11] 《中华人民共和国合同法》第十一条规定：“书面形式是指合同书、信件和数据电文（包括电报、电传、传真、电子数据交换和电子邮件）等可以有形地表现所载内容的形式。”
[12] 《中华人民共和国民事诉讼法》第六十三条第一款规定：证据有下列几种：（－）书证；
（二）物证；
（三）视听资料；
（四）证人证言；
（五）当事人的陈述；
（六）鉴定结论；
（七）勘验笔录。
[13] 最高人民法院《关于民事诉讼证据的若干规定》（２００１年）第二十二条规定：“调查人员调查收集计算机数据或者录音、录像等视听资料的，应当要求被调查人提供有关资料的原始载体。”最高人民法院《关于行政诉讼证据若干问题的规定》（2002年）第十二条规定：“根据行政诉讼法第三十一条第一款第（三）项的规定，当事人向人民法院提供计算机数据或者录音、录像等视听资料”。
篇8：数字水印技术及应用
(一) 数字水印技术原理
1. 数字水印的基本特性
数字水印种类繁多, 不同的数字水印有不同的应用场合, 因而也会有不同的特性或要求, 但它们必须满足以下几个基本特性: (1) 鲁棒性。鲁棒性对版权保护水印来说非常重要。一个数字水印应该能承受大量的、不同的物理和几何失真, 包括有意的 (如恶意攻击) 或无意的 (如图像压缩、滤波、扫描与复印、噪声干扰、旋转、缩放等等) 。显然在经过这些处理后, 鲁棒的水印算法应仍能从水印图像中提取出嵌入的水印或证明水印的存在。如果不掌握水印的所有有关知识, 数据产品的版权保护标志应该很难被伪造。若攻击者试图删除水印则将导致多媒体产品的彻底破坏。 (2) 不可感知性。不可感知性包含两方面的意思, 一方面指视觉上的不可感知性, 即原始图像与嵌入水印后的图像在人类视觉系统下是不可分辨的。另一方面用统计的方法也无法分辨原始图像与嵌入水印后的图像。不可感知性是数字水印系统的一个最基本的特性。 (3) 可证明性。水印应该能够为受到版权保护的信息产品的归属提供完全和可靠的证明。并且载体在经过各种攻击后, 不会严重影响拥有者身份的准确判定。 (4) 安全性。水印应该是秘密的, 只有授权方才可访问。
2. 数字水印的系统模型
一般数字水印系统的通用模型包括两个部分:水印嵌入和水印提取或检测。嵌入算法的目标是使数字水印在不可见性和鲁棒性之间找到一个较好的折中。提取或检测算法主要是设计一个相应于嵌入过程的检测算法。检测的结果或是原水印 (如字符串或图像等) , 或是基于统计原理的只能判断水印存在与否。检测方案的目标是使错判与漏判的概率尽量小。为了给攻击者增加去除水印的难度, 目前大多数水印制作方案都在水印加入、提取时采用了密钥, 只有掌握密钥的人才能读出水印。图1为数字水印系统的嵌入模型, 其功能是将水印信号加入到原始数据中。图1~图2为数字水印系统的检测模型, 其功能是判断某一数据中是否含有指定的水印信号, 并可能恢复出水印信息。
(二) 数字水印分类
1. 按水印嵌入的空间分类
分为空域水印和变换域水印。
空域水印是直接在空域中对采样点的幅度值做出改变而嵌入水印, 其最大特点是直观, 方便, 效率比较高, 其缺点也很明显, 稳健性比较差。
变换域水印是在嵌入水印前先对图像进行某种可逆的数学变换, 然后通过修改变换域的某些系数来嵌入水印, 再进行逆变换得到加水印后的图像。它主要包括离散傅立叶变换 (DFT) 、离散余弦变换 (DCT) 和离散小波变换域 (DWT) , 其共同的特点是:可嵌入水印的数据量大, 而且能够达到较好的不可感知性和鲁棒性的要求, 但算法复杂度较高。
2. 按所嵌入水印信息的抗攻击能力来分类分为脆弱水印、半脆弱水印和鲁棒水印。
脆弱水印对信号的改动很敏感, 人们根据脆弱水印的状态就可以判断数据是否被篡改过, 主要用于完整性保护
鲁棒水印要求嵌入的水印能够经受各种常用的图像处理操作, 主要用于版权保护。
半脆弱水印能够容忍一定的信号失真, 主要用于认证。
3. 按人的主观感觉来分类
分为可见水印和不可见水印。
可见水印 (Visible digital watermarking) 的目的主要在于明确标识版权, 防止非法使用, 虽然降低了资料的商业价值, 却无损于所有者的使用。
不可见水印 (Invisible watermarking) 在视觉上是不可见的, 目的是为了作为将来起诉非法使用者的证据, 从而保护原创者或所有者的版权。
4. 按水印提取时是否需要原始图像来分类
分为非盲水印和盲水印。
非盲水印 (non-blind watermarking) 在提取或检测过程中需要原始数据。
盲水印在提取或检测中只需要密钥, 不需要原始数据。
一般来说, 非盲水印的鲁棒性比较强, 但其应用受到原始数据是否提供等的限制。所以盲水印更符合所有权验证的需要, 是水印算法发展的方向。
5. 按水印载体分类
分为图像水印、视频水印、音频水印、文本水印及网格水印等。
随着数字技术的发展, 会有更多种类的数字载体出现, 同时也会产生相应的水印技术。
(三) 典型的数字水印的算法
1. 空域水印算法
早期的数字水印算法从本质上来说都是从属于时空域的, 是直接在信号空间上叠加水印信息。R.G.Schyndel等是第一个提出关于数字图像水印的空间域算法的, 使用特定的密钥通过m-序列发生器产生随机序列信号, 然后按一定的规则重新排列成二维水印信号, 并逐一按像素点插入到原始图像对应像素的最低比特位 (称为最低有效位算法或噪声插入算法) 。由于水印信号隐藏在最低位, 相当于叠加了一个能量微弱的信号, 而人类视觉系统对某些细微特征不敏感, 因而难察觉。但其隐藏的信息可以被轻易破坏或移去, 无法满足数字水印的稳健性要求。Nikolaidis和Pitas在Bender等提出的Patchwork算法的基础上提出了一种比较经典的基于图像统计特性检测理论的水印算法:任意选择N对小块的像素区域对 (如3×3) , 通过增加一个区域中的所有像素点的亮度值, 而相应减少对应区域中所有像素点的亮度值的调整来隐藏信息, 但该算法嵌入的信息量有限, 而且对共谋攻击的抵抗力较弱。总而言之, 尽管空域算法实现简单, 但其嵌入的信息量少, 鲁棒性差, 一般早期的水印采用这种算法, 现在已经很少见到单独采用这种技术的算法了。
2. 变换域水印算法
研究人员普遍认为变换域水印比空域水印具有更好的稳健性, 因而近年来的数字水印算法多集中于变换域方案, 它是在载体信号的某一变换域中嵌入数字水印信号。
(1) DCT域水印算法。最早的基于块DCT变换的数字水印算法是Koch等人提出的, 该算法由一个密钥随机地选择图像的某些块, 在频域的中频系数上稍稍改变一个三元组以隐藏水印信息, 该算法对低通滤波和有损压缩是有效的。选择中频分量是不可见性与稳健性的折中, 有很多算法都采用中频带来隐藏水印。Cox等提出了基于全局的DCT的水印算法, 他们的重要贡献是将通信理论中的扩频原理引入了水印技术, 并提出了水印应该嵌入在感知重要的分量上 (主要对应于频域的低频系数, DC系数除外) 以增强算法的稳健性, 嵌入的水印强度正比于对应的频率分量的强度。Cox等还认为高斯随机序列产生的水印相比于其它序列具有更好的稳健性, 因为它们具有更大的自相关值。黄继武等人通过对DCT系数振幅的定量分析, 提出在DCT域的直流 (DC) 分量上嵌入水印可以获得更好的鲁棒性和不可见性, 嵌入的水印是伪随机序列, 在此之前DC分量总是无一例外被排除在外。由于一幅图像的局部特征有差异, 选择固定的水印隐藏区显然不是自适应的, Podilchuk等人提出了频带自适应选择方法, 水印的隐藏区自适应的选择为中频带和低频带中频率信息和能量最丰富的一段频带, 这样可以充分利用对比度掩蔽的作用, 同时水印的嵌入是通过修改感知重要的系数, 保证了水印的鲁棒性。由此可以看出基于低频带和中频带的DCT域嵌入水印算法是主流。DCT域嵌入水印算法不但可以和现在国际上常用的压缩标准如JPEG、MPEG-2等相兼容, 而且如果频带选择适当可以消除数据有损压缩所造成的损失, 即抗JPEG压缩能力很强。因而目前DCT域嵌入水印的文献很多, 可以说是研究比较热门的一个领域。其存在的问题:第一, 全局DCT变换的局部性很差。第二, 采用分块DCT变换重构图像时会出现马赛克效应。
(2) DWT域水印算法。离散小波变换 (DWT) 具有良好的时频局部化特性, 和人眼的某些视觉特性相一致, 同时随着新一代图像压缩标准JPEG2000和视频压缩标准MPEG-4中小波变换的采用并占据重要地位, 使得DWT域水印算法具有广阔的应用前景。1998年, C.T.Hsu和J.Lwu首先提出了多分辨率分析的水印算法:首先对水印图像和原始图像同时进行多分辨率分析, 然后将水印在分辨率下的分析系数嵌入到具有相应分辨率的图像块中, 这样, 即使含水印的图像质量受到了攻击的影响, 丢失了部分信息, 较低分辨率的水印仍然保存在较低分辨率的图像块中, 因此水印具有较高的稳健性。Liang、Ohnishi、Tzovaras等提出在小波分解的近似图像中嵌入水印:首先对图像按8×8分块, 对各块进行三级小波分解, 类似于在 (DCT) 中对图像的运算, 然后对得到的各低频子带系数嵌入水印信息。黄达人、王卫卫等人提出对整幅图像进行小波分解, 然后在感觉重要的小波分解系数中嵌入水印。Watson利用小波变换符合人类视觉系统HVS (human visual system) 的某些特性 (频率掩蔽特性) 对不同的分解子带定义了不同的量化要素, 并利用各子带所容许的量化噪声自适应地控制水印的嵌入强度, 以满足水印在不可感知的条件下最大强度的嵌入水印。
针对许多现有的数字水印算法对图像缩放、旋转、剪切、删除或增加线条、仿射等几何形变比较脆弱的特性, 也有一些学者将分形理论中自相似分形集的抗几何形变特性运用到水印算法上以增强水印抗几何攻击的能力。
(四) 数字水印的应用领域
1. 数字作品的版权保护。
版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。数字作品的所有者可用密钥产生一个水印, 并将其嵌入原始数据, 然后公开发布其水印版本作品。当该作品被盗版或出现版权纠纷时, 水印的提取和认证, 能够证明嵌入水印的产品的版权。另一种情况是有产权争议时, 需要第三方的版权管理中心的帮助, 确定产权的归属。
2. 数据真实性认证。
电子商务的出现和发展, 使用了大量的电子文件和票据, 如各种票据的扫描图像、电子支票、网络支付凭证等。商务交易中, 数据信息的任何修改都可能导致交易的不公平, 如伪造票据, 修改数据, 商业欺诈等。数字水印技术可以为各种票据提供不可见的认证标志, 从而大大增加了伪造和篡改的难度。
3. 使用控制。
水印被嵌入到信息中后, 它们在信息中始终存在, 如果每个信息使用终端都安装了水印检测器, 那么如果在信息输入中检测到禁止使用的水印, 终端都会禁止信息的使用。这种应用的一个典型的例子是DVD防拷贝系统, 即将水印信息加入DVD数据中, 这样DVD播放机就可通过检测DVD数据中的水印信息而判断其合法性和可拷贝性, 从而保护制造商的商业利益。
4. 路径跟踪。
在此类应用中, 水印携带了被保护产品在复制过程中的传播路径或其他操作。水印可以记录产品的分发途径。产品的所有者会在产品的每份副本中放置不同的水印。如果产品被非法再发行, 所有者可根据提取的水印确定信息的分发途径, 从而追究其非法分发者的责任。
(五) 结论
数字水印技术作为解决多媒体数据安全问题的一种有效手段有着巨大的潜力, 无论在学术界、工业界还是商业界都具有广泛的研究前景。尽管目前数字水印技术在实际应用中还存在着许多问题未曾解决, 而相关科学研究领域的技术发展也会使之面临更多的挑战。但我们相信随着研究工作的深入, 数字水印技术会逐渐走向成熟, 并最终形成一门颇具特色的独立技术学科。
摘要：数字水印是一种全新的数字产品保护技术, 它将特定的数字信息嵌入到图像、视频、音频等各种数字产品中, 以达到信息安全和版权保护的目的。文章从数字水印技术的原理、分类、典型算法和应用等方面对这种新技术加以阐述, 使读者结它有一个比较全面的了解。
关键词：数字水印,信息安全,版权保护
参考文献
[1]吴秋新, 钮心析, 杨义先, 等译.信息隐藏技术-隐写术与数字水印[M].人民邮电出版社, 2001.
[2]桑军, 晓峰.数字图像水印与版权保护-概念与方法[J].计算机科学, 2005, 32 (1) :111-114.
[3]孙圣和, 陆哲明.数字水印处理技术[J].电子学报, 2000, 28 (8) :85-90.
[4]Schyndel, R.G.van A.Z.Tirkel, C.F.Osborn.A digital watermark.International Conference on ImageProcessing, Austin, Texas, U.S.A., [J].1994IEEE, (2) :86-90.
