数字水印算法分析论文

关键词： 数字水印

摘要:随着网络技术和多媒体技术的飞速发展,如何保护多媒体信息的安全成为研究的热门课题,介绍目前图像数字水印的现状,近年来的新用途及未来的发展方向。关键词:数字水印;数字水印技术;版权0引言因特网的迅猛发展和数字记录存储设备的普及使得轻易地制造、复制、传输和分发数字媒体成为可能。下面是小编整理的《数字水印算法分析论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

数字水印算法分析论文 篇1：

数字水印算法综述

【摘要】针对数字水印技术研究的背景、目前研究成果、存在问题以及今后发展方向做了一个综述。首先简要介绍数字水印的特点和应用，其次对提升小波的基本原理进行了阐述，同时对现有文献中的数字水印算法做了深入的分析对比，最后展望了数字水印的研究方向和应用前景。

【关键词】数字水印；提升小波变换；人类视觉系统（HVS）；奇异值分解（SVD）

1.引言

随着信息媒体的数字化，特别是计算机网络的迅速发展和广泛应用，为信息的存取和传递提供了极大的便利，同时也提高了信息表达的效率和准确性。但是随之而来的数字作品的版权问题和信息安全问题越来越引起人们的关注。数字水印（digital watermarking）技术[1]作为新兴的信息安全技术，为解决数字作品的侵权问题提供了一个有效的解决途径。近年来，数字水印技术研究取得了很大进展，并陆续提出了一系列优秀的水印嵌入算法。进而关于彩色图像的水印嵌入算法、多功能水印嵌入算法等也相继出现，以及数字水印与其它技术相结合的研究也取得了一些重要成果。这使得数字水印技术的应用越来越广泛而受到人们的关注。

2.数字水印技术

2.1 数字水印概念

数字水印技术[2]是利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性，将数字、序列号、文字、图像标志等版权信息嵌入到被保护的数字作品本身中，通过检测和提取水印，可以标识和验证出数字化图像、视频和音频作品的作者、拥有者、发行者或授权消费者的信息，还可以追溯数字作品的非法传播，从而起到版权保护、秘密通信、数据文件的真伪鉴别和产品标识等作用。

水印技术中，隐蔽性和鲁棒性是最基本的要求，影響隐蔽性和鲁棒性的因素主要是水印的结构和嵌入方法。水印容量与鲁棒性构成了一对基本矛盾，即嵌入的水印信息越多，算法的鲁棒性越差。

2.2 应用

数字水印主要在以下几个领域[3]：

（1）版权保护

（2）篡改提示

（3）票据、证件防伪

（4）隐蔽通信

2.3 数字水印典型算法

数字水印算法大致可以分为两类：空域算法和变换域算法。空域算法直接修改图像像素值的数值，将数字水印直接加载在载体上。常见的有LSB（least significant bits）算法、拼凑算法（Patchwork）和纹理映射算法、文档的结构微调算法。空域算法实现简单，而且可以根据信号的局部特征进行自适应，但鲁棒性差，难以抵抗各种攻击。

变换域算法也即频域算法，由于频域中能量分布集中，有利于保证水印算法的隐蔽性，逐渐成为研究重点。常见的变换域算法有离散傅里叶变换算法（DFT）、离散余弦变换算法（DCT）、离散小波变换算法（DWT）及提升小波变换算法（LWT）。本文重点介绍离散小波及提升小波变换算法在数字水印中的应用。

3.提升小波变换

3.1 提升小波变换基本原理

1995年Sweldens提出一种不依赖于傅里叶变换的新的小波构造方法—提升格式（Lifting Scheme）[4]，称之为第二代小波变换。基于提升方法的小波变换既保持了传统小波的优点，又克服了它的局限性，正好可以将它的这些特点应用到数字水印技术中。提升小波变换很容易实现整数小波变换，可以使小波变换用于信号的无损压缩。一个完整的提升小波方案包含了三个步骤，即分裂（Split）、预测（Predict）和更新（Update）。

3.2 提升小波变换的分解

（1）分裂：将原始数据列分解为两个互不相交的子集，通常为偶数列和奇数列，表达式如下：

（2）预测：利用数据间的相关性，用偶序列预测奇数序列，预测过程表达式为：

（3）更新：通过算子产生一个数据子集来代替，表达式为：

通过上述三个过程，可将原始信号分解为下一级分辨率的低频信号和高频信号。至此，完成了一次提升，相当于小波的一层分解。对于低频信号可继续进行同样的分解。

一个完整的提升小波分解如图1所示。

与传统的第一代小波变换相比，LWT具有以下优点[11]：a）继承了第一代小波的多分辨率特征；b）不依赖于傅里叶变换；c）效率高，利用复合幅值，减少了浮点运算量，实现结构将更简单，运算速度快；d）小波变换后的系数是整数，可方便实现整数到整数的小波变换；e）图像的恢复质量与变换时边界采取何种延拓方式无关；f）计算时无须额外的存储开销，实现了本位操作，节省了内存。

4.现有算法分析

Kundun等人[5]提出一种按照小波分解层次自适应的数字水印算法，水印信号是一个二值图像，但原图是水印图像大小的2m次方倍。原图经过L层小波变换，水印图像也经过一层的小波变换。Kundun等人在嵌入水印时还考虑了（HVS），加入了与局部HVS特征相关的水印强度系数，提高了算法的性能。但是此水印检测时仍需要原图，为非盲水印。文献[6]也是基于DWT的数字水印，且考虑了HVS特征。它用一个全局阈值来选取需要嵌入水印的系数，且实现了盲水印。

单纯的基于小波变换在内的各种时频分析的水印算法，如果不辅以其他改进措施，很难抵抗剪切、旋转、放缩等几何攻击。2004年，图像的奇异值分解[7]对于几何失真（转置、镜像、旋转、放大、平移）具有不变性的理论一经证明，奇异值分解便很快被应用于数字水印技术中，并取得了一些重要的科研成果。

Liu等[8]提出了一种基于奇异值的水印算法，具有较好的鲁棒性。

文献[9]提出了一种改进型的基于分块奇异值分解（Block—SVD）的数字水印算法，该方法采取了分块的思想，将原始图像矩阵分成8×8的小块，因此无需计算整个图像矩阵的SVD，从而缩短了水印嵌入和提取的时间，尤其对大图像效果明显。同时文献[9]引入了检测器失真补偿技术来提高取出的水印的视觉质量。

奇异值矩阵可以作为嵌入水印的宿主信号，而正交矩阵中同样也可以嵌入水印信息[10]。

王丽佳[11]设计了一种改进的基于提升小波的彩色水印算法，在彩色的Cb分量上嵌入二值水印信息，采用自适应阈值调整的方法在中低频子带分块嵌入水印，提取时采用集合校正提高算法的鲁棒性，并且不需要原始图像，实现了盲提取。仿真实验证明该算法不仅有较好的隐蔽性，而且对噪声攻击、JPEG压缩、旋转、剪切攻击等具有很强的鲁棒性，但是难以抵抗低通滤波操作的破坏。

上述算法都只实现了一种水印嵌入，具有单一的功能，安全性、保密性都不能满足实际需求。多频道或多功能水印嵌入算法在早期的国外研究中就已经出现[12]。Rashmi Agarwal等[13]提出基于奇异值的多频道数字水印算法。首先分离彩色图像的R，G，B三个颜色通道，然后分别作奇异值分解，提取正交矩阵。第二步将三幅不同的水印图像分别作奇异值分解，同样提取正交矩阵，最后将三个不同的正交矩阵按顺序分别嵌入到宿主图像的三个颜色通道的正交矩阵中。该算法的新颖之处在于不仅在一幅图像中嵌入了不同的水印图像，实现最大数量水印信息的嵌入，还同样适用于一种水印的嵌入，而且仿真实验证明该算法的鲁棒性较好，同样又兼顾了水印的不可见性。但在水印检测时需要原图像，为非盲水印。

国内关于多种水印的嵌入算法研究也取得了一些重要成果。[14]首先对每个颜色通道进行三级离散小波变换（DWT），然后修改不同分辨率层间小波系数，并利用它们之间的相关性来嵌入版权保护和操作跟踪数字水印。该算法对有损压缩攻击具有很好的稳健性，而且在数字水印的提取过程中不需要原始图像。该算法不仅嵌入多种水印，且实现了多种功能，仿真实验表明该算法具有较强的鲁棒性，并对区域认证和完整性验证更为有效。

王向阳[15]等提出了一种半脆弱水印算法，该算法同时具备版权保护及内容认证功能。首先将原始彩色图像转换到YCbCr彩色空间，然后对亮度Y进行小波分解，用混沌序列对分解后的小波近似系数调制生成基于图像内容的数字水印信号，最后对亮度及色度均进行小波分解，结合HVS及局部系数相关特性，通过分块量化将水印信号嵌入到载体图像的小波域中，从而实现了版权保护和内容认证。在选取量化步长时，引入反映人眼视觉系统的感知计算模型，依据小波域相邻子带的相关性，利用相同分解级的两个相邻子带内相同位置的视觉感知特性值来预测小波系数上嵌入的量化步长值。但是，该算法只实现了一种嵌入算法，安全性不够高，同时又主要是用于内容认证，版权保护功能不能充分发挥。

陈光喜等[16]结合提升小波设计出一种新的多功能水印算法。首先将图像进行一级LWT，选取低频子带嵌入版权水印，选取中频子带嵌入认证水印。具体步骤为：首先对低频子带系数进行自适应量化取整，选取量化取整后的较高比特位（如第4到第6六位中的一位）异或运算，结果和待嵌入的水印对应位再进行异或运算，得到密钥，通过可以验证并恢复出水印。这样不直接将版权水印嵌入圖像，并未改变原图像内容，从而提高了图像的质量。在嵌入内容认证水印时，则采用系数抖动调制的方法。首先将中频子带分块，在每个子块中任意选取一个系数，用量化步长量化，再根据量化结果将系数重新调整到区间中心，在每个子块嵌入1比特的水印信息。这样水印比特不仅具备了一定的抗干扰能力，且能够被正确检测出来。这里量化步长的选取仍采用了文献[15]的方法。该算法实现了多功能水印的不同算法嵌入，实验表明能够很好地实现数字图像版权保护、篡改检测和定位，提取出的双水印的峰值信噪比（PSNR）高于文献[15]的，同时兼顾了隐蔽性和鲁棒性之间的平衡。但是因为系数的选取是随机的，如果选取了一些不重要的、较大的或者很小的系数，水印信息很容易遭到滤波、几何攻击的操作破坏。

通常，嵌入的水印信息越多，图像的质量就越受到影响。因此，多功能（多种）水印的嵌入算法仍然需要完善和改进，特别是如何减小对原始图像质量的影响以及提高水印的鲁棒性。

另外，一些作者还将数字水印技术与其他技术领域相结合，也取得了一些重要成果，主要有以下几方面：

（1）与生物识别技术的结合。生物特征具有唯一性、与生俱来、易于识别等特点，安全性高。因此，将生物特征作为水印，可以作为身份、版权的唯一标识，达到更好的版权保护。郭小晋[18]设计一种基于指纹的数字水印方案。首先将原始图像和加密后的水印图像分别分成8×8的小块，然后对每一个小块分别进行离散余弦变换（DCT），对个子块的DCT系数按Zigzag排序，取出水印图像排序后的前20个系数作为水印嵌入原始图像中。在嵌入水印时，根据人眼视觉系统（HVS）的特性选取嵌入水印的DCT系数位置，再根据嵌入公式嵌入水印信息。这里分别进行了不同嵌入强度的仿真实验，最后确定嵌入强度为0.8。该方案因采用分块的方法，嵌入的水印信息量较大；水印是能够表明身份的指纹图像，安全性高；有很强的抗剪切、抗JPEG压缩能力。

（2）数字水印处理技术与压缩编码算法的结合。乔社娟，张菊香等[18]提出基于PDF417和提升小波的数字图像水印算法。首先对原始图像进行三级提升小波变换，选取低频子带嵌入水印信息。水印预处理过程则是先用PDF417对其编码，结合密钥采用混沌序列进行置乱加密，得到加密后的二值水印信息嵌入到原始图像低频子带中。该算法利用PDF417编码特性，采用Reed—Solomon校验码，具有强检错、纠错功能，提高了水印的质量，实现对水印信息的双重安全保护。但是水印是嵌在低频子带中，抗几何攻击的能力不高，且很可能在经过低通滤波时水印信息就被滤掉。

除了PDF417编码技术，Vongpradhip，S.等提出基于QR编码的水印算法。首先对原始图像进行QR编码，再进行离散余弦变换将其分解成不同的频带，选取中频子带嵌入水印信息。仿真实验证明该算法具有较强的抗JPEG压缩和抗噪声攻击的能力。

基于压缩编码技术的数字水印在抗击压缩方面有着突出的优势，但是难以抵抗滤波操作（低通和高通），而水印信息通常是在滤波的时候被去掉的。因此，仅仅靠压缩编码技术提高水印的鲁棒性是不够的，可以根据实际情况辅以其他措施，来提高水印的安全性和稳健性。

5.结束语

数字水印技术是近年来信息隐藏技术中兴起的一个前沿研究领域，与信息安全、数据加密等有着密切的关系，应用也非常广泛，特别是针对现代网络技术的迅速发展，更具现实意义。而提升小波变换因其独特的优点也会越来越被广泛应用于数字水印技术中。今后数字水印技术仍将着重于多功能（多种）数字水印、水印信息加密技术、稳健性、稳健性与隐蔽性之间的平衡以等方向，如何将这些技术运用到音频水印、视频水印中也值得去探讨。因此，数字水印技术仍是一项具有挑战的研究课题。

参考文献

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[15]王向阳，侯丽敏，杨红颖.一种新的半脆弱彩色图像数字水印算法[J].自动化学报，2007，33（6），561—566.

[16]陈光喜，尹柳，易招师.基于整数提升小波变换的多功能数字水印[J].计算机工程与应用，2010，46（11），115—118.

[17]郭小晋.基于指纹的数字水印和加密技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2006.

[18]乔社娟，张菊香，高振江.基于PDF417和提升小波的数字图像水印算法[J].计算机工程与应用，2008，44（7）：117—119.

作者：吴婷婷　李星野　倪时金

数字水印算法分析论文 篇2：

图像数字水印的现状及其发展趋势

摘要: 随着网络技术和多媒体技术的飞速发展,如何保护多媒体信息的安全成为研究的热门课题,介绍目前图像数字水印的现状,近年来的新用途及未来的发展方向。

关键词: 数字水印;数字水印技术;版权

0 引言

因特网的迅猛发展和数字记录存储设备的普及使得轻易地制造、复制、传输和分发数字媒体成为可能。同时,随着计算机通信技术的迅速发展,传播数字多媒体信息也越来越方便快捷。迅速兴起的因特网以电子印刷出版、电子广告、数据仓库、网络视频和音频以及电子商务等新的服务和运作方式为商业、科研、娱乐等带来了许多机会。然而,这也使得盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品内容。出于对利益的考虑,数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权保护问题。

1 图像数字水印现状

数字水印是近年来出现的数字媒体版权保护技术。所谓数字水印技术就是通过一定的算法把一些标志性信息嵌入到多媒体内容中去,但不影响原来内容的价值和使用并且不会被人感知到或被人注意到。水印信息可以是作者的序列号、公司标志和有特殊意义的文本等。它可以标识作者、所有者、发行者和使用者,并携带有版权保护信息和认证信息,目的是鉴别出非法复制和盗用的数字产品,保护数字产品的合法复制和传播。

数字水印技术为版权保护提供了一个潜在的有效的解决方法。它还被广泛应用于数字文件真伪辨别、网络的秘密通信、隐含标题与注释、使用控制等。

一方面,数字水印技术在当今数字化时代作为一种信息安全和版权保护的重要手段,在应用时必然会受到各种形式的攻击,能否抵抗对水印的各种攻击已成为衡量数字水印技术先进可靠的重要标准。因此稳健性是水印系统的一项基本要求,也是近年来图像水印的主要研究内容。针对水印处理的不同阶段,对水印系统的攻击可分为信号去除攻击、表达攻击、解释攻击和合法攻击四类。其中表达攻击又称为同步攻击,它将水印变形到监测器检测不出来,导致水印检测失败。这类攻击最典型的就是几何变形攻击。在几何失真后,尽管被攻击的数字媒体中水印仍然存在,但水印信号已经错位,与嵌入时完全不同,因此,几何攻击破坏了水印分量的同步,使得水印嵌入和水印检测这两个过程不同步,导致不能提取水印或不能检测水印的存在。目前,已经提出了许多数字水印算法,但绝大多数算法所强调的稳健性只是针对抵抗常见的攻击,如图像压缩、低通滤波、图像量化与图像增强、格式变换等一般信号处理。但是,从水印攻击的角度来看,破坏水印的同步比直接破坏数据更为严重,难以防御,而绝大多数数字水印对于甚至很小的诸如缩放、剪切、旋转、拉伸、长宽比改变等几何攻击都无能为力,即现有的数字水印技术抵抗几何攻击的能力很差,抵抗几何攻击的数字水印技术被认为是数字水印技术走向商用的瓶颈。因此,研究抵抗几何攻击的数字水印技术是一项富有挑战性的工作。

另一方面,数字水印技术在当今数字化时代作为一种实现多媒体版权保护与信息完整性保证的有效方法,根据嵌入的路径不同,大致上可以分为两大类:空间域和变换域。空间域方法是通过直接改变图像某些像素的灰度值来加入水印,如最低有效位算法(LSB,Last Significant Bit)、Patchwork方法等;而变换域方法是先对图像作某种变换,然后通过改变某些系数来加入水印。与空间域水印技术相比,变换域水印技术的优点如下:① 变换域中嵌入的水印信号能量可分布到空域所有像素上,有利于保证水印的不可见性;② 在变换域中,可以更方便地将人类视觉系统(HVS,Human Visual System)的某些特性结合到水印算法中;③ 变换域方法可与现有的图像压缩方法兼容,从而实现压缩图像的水印嵌入。因此研究变换域水印技术具有更高的价值。目前,已提出的水印算法绝大多数是基于离散余弦变换(DCT,Discrete Cosine Transform)或小波变换的,特别是基于小波变换的数字水印技术,已成为近年来研究的热点。但这些变换往往本身就不够完善。近年来,出现了一种新的变换Contourlet变换,它是小波变换的新拓展。Contourlet变换克服了小波变换的方向局限性,已发展成为一种“真正”的能够捕捉几何结构的二维信号表示,已被应用到图像去噪、图像增强等领域,并取得了较好的效果。因此,研究Contourlet域的数字水印具有较大的价值,也是将来的一个新的方向。

2 数字水印的新用途

目前数字水印技术已经得到了广泛的应用,除了用于标注版权信息,还在多媒体作品的销售、播放和使用的各个环节中产生了新的用途。

1)版权证明。长久以来,版权声明被印在书籍的扉页、电影的结尾、唱片的包装上,但这些都很容易被除去。数字水印融入于多媒体作品中,提供了版权的补充证明,是解决著作权纠纷的利器。

2)广播监测。广播监测即监测影视节目和音乐作品在电视台和广播电台上播出的时间和次数。广告是电视台的主要收入来源,但让广告客户放心不下的是,电视台有没有把自己的广告播放足够的时间长度;作曲家想确定电台播出他们的作品的次数,以便收取版税;制片商要防止自己的影视产品被电视台非法重播。这些都可以通过广播监测来解决,也就是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。

3)图像认证。在鉴定应用中,使用水印的目的是对数据的修改进行检测。通常可用易碎水印来实现图像认证。认证水印与其他水印相比,对鲁棒性要求最低。

4)交易水印(指纹)[5]。广播监测和版权证明都是在相同的多媒体作品上添加相同的水印,但是有时需要为一个作品的不同接收者定制不同的水印,这种水印称为交易水印(也称指纹)。交易水印让作品版权所有者或销售者很容易查出非法拷贝的来源,对于打击盗版源头十分有利。

5)拷贝控制。实际上,无论版权证明还是交易水印都不能彻底阻止非法拷贝,只能作为有力的威慑和调查取证的工具,要杜绝非法拷贝最终离不开硬件上的改进。比如,让录制设备检测到一个表明禁止转录的水印就停止复制。要做到这点,所有录制设备都要增加检测水印的电路。DVD的非法拷贝对电影制造业来说是致命的打击,今天,制片商正在和DVD影碟机厂家联手开发利用水印技术阻止非法拷贝DVD节目的措施。

6)标题与注释。即将作品的标题、注释等(如一幅照片的拍摄时间和地点等)以水印形式嵌入作品中,这种隐式注释不需要额外的带宽,且不易丢失。

3 数字水印的未来发展方向

数字水印是一门相当复杂的新技术,还有许多未触及的研究课题,现有技术也需要改进和提高。通过对现有技术的分析,数字水印今后可能的研究方向为:

1)水印基本原理和评价方法的研究,包括水印理论模型、水印结构、水印嵌入策略、水印检测算法、水印性能评价以及水印的标准化等。

2)现有水印算法分析。通过对现有的数字水印算法的鲁棒性、安全性、抗攻击性等特性的研究,并结合数字信号处理技术,寻找出它们之间的关系,从而发现更好的数字水印技术。

3)零水印技术在版权保护方面的推广和应用,以及对零水印技术的进一步研究和完善。

4)基于特征的数字水印技术。因基于统计特征的数字水印技术容易受到非线性等变换方法的攻击,而基于图像高层特征的数字水印技术如基于边界信息等则具有较好的鲁棒性,因此可能成为今后的研究重点。

5)其他数字水印技术。如对基于图形、矢量图和动画等媒体的数字水印研究得比较少,这也是今后数字水印技术的一个研究方向。

4 结语

数字水印正处在迅速发展的过程中,掌握其现状及发展方向对指导数字水印的研究有着重要的意义,今后数字水印的技术研究将侧重于完善数字水印理论、提高数水印算法的稳健性、安全性、研究其在实际网络中的应用及建立相关标准等方面。数水印技术将对保护各种形式的数字产品起到重要的作用。

参考文献:

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[5]钟桦、张小华、焦李成,数字水印与图像认证-算法与应用[M].西安电子科技大学出版社.

作者：王丽丽

数字水印算法分析论文 篇3：

安全水印技术在数据防泄密溯源系统中的应用分析

摘要：多媒体信息交流随着因特网的普及，而越来越广泛，并且达到了一定的深度和广度，在此背景下也面临着作品侵权以及被篡改等问题，所以人们越来越重视作品版权的保护，数字水印技术在此过程中起到了非常重要的作用，能够很好的对信息进行延长，目前数字水印技术得到了很好的应用，该文章主要针对数字水印技术进行了相应的分析，并且探讨了各种技术的未来发展趋势以及相应的研究方向，希望能帮助人们更深层次的了解该项技术。

关键词：水印技术;数据防泄密;溯源系统;分析

引言

目前人们在对资源进行获取时，可以借助网络和信息技术，从而体现出一定的便捷性，在此过程中也面临着版权的保护问题。现代信息隐藏技术包含了数字水印技术，该种技术的应用能够保证数据的安全性，与此同时能够很好的对产品版权进行保护。

1.数字水印的特征

数字水印在具体应用过程中具备下列特点：第一，具备一定的安全性。数字水印的应用能够避免被篡改。数字水印会随着数字作品的变化而发生一定程度的改变，个人如果未经授权不能够对水印进行随意修改，用户如果没有经过授权，同样不能够对产品中的水印进行检测。第二，具备鲁棒性。数据可能会受到各种各样的攻击，包括旋转滤波以及噪音等，如果数据嵌入水印信息，那么能够确保相应的信息具备完整性，与此同时还能够有效的被检测到。第三，具备不可感知性。原始作品在嵌入数字水印之后，理论上不能够发生可以感知的变化被保护的数据要保证质量合格，不能够出现失真的现象。第四，具备可证明性。在实际应用多媒体作品时，要注重对水印进行加入，并且要实现多次加入，在此过程中，水印系统要能够嵌入到像样的数据内，不同的水印要具备一定的独立性，能够实现被证明。第五，要保证水印没有歧义。 版权的唯一性能够通过恢复出的水应进行判决，这样就能够避免多重版权问题的发生。

2.数字水印分类和算法分类

在对数字水印进行分类时，可以考虑到其嵌入的位置以及包含的内容信息等。

2.1根据嵌入的位置进行分类

空间域以及变换域是根据嵌入载体的位置来进行划分的。空间与水印算法具备很高的效率，并且比较简单可以直接的在载体上嵌入，但是其不具备较强的稳健性。在变换率系數中嵌入水印信息，该种做法称为变换域水印。载体图像再经过离散余弦以及离散小波等地变换之后，能够产生相应的系数。变换域水印与空间域水印相比较具有比较复杂的计算。

2.2根据载体对象进行分类

文本以及音视频等都可以作为载体数据，在对水印进行分类时，可以根据载体的差异性进行分类。

2.3根据组成内容进行分类

产品的ID以及作品的属性等都可以作为水印存在的形式，该种情况为有意义水印，与此同时也可以按照随机序列对相应的内容信息进行分布，该种情况称为无意义水印。

2.4根据检测方法进行分类

在对水印进行检测时，如果需要使用原始载体数据，那么各种检测方法称为盲检测水印，如果不需要使用原始载体数据，那么各种方法称为非盲检测水印。

2.5根据水印的抵抗能力进行分类

鲁棒性和脆弱性水印主要是依据其存在能力来进行划分的，水印在经过相应的攻击之后，如果仍然存在那么称为鲁棒性，在受到攻击之后，如果不存在那么为脆弱性水印。主要的攻击包括造点剪切以及便宜等。在对载体内容的完整性进行检测时，可以采取脆弱性水印。

2.6水印处理算法分类

可见水印处理算法以及不可见水印处理算法是常见的两种类型。空间域以及变换域是常见的两种不可见水印处理算法。对图像的像素直接修改的方法称为空间域水印处理在此过程中能够体现出很好的鲁棒性，为了保证不会出现视觉上的变化，要嵌入适量的水印信息。对图像进行变换之后，再对水印进行嵌入，各种方法属于变换与水印处理，在此过程中包括了离散余弦以及离散傅里叶等各种变换。

3.数字水印的应用

3.1文本水印

在电子出版物中嵌入能够表征制作人身份的信息，该种情况称为文本水印，这类出版物如果出现版权纠纷情况，那么可以对水印进行验证。在此过程中有三种水印的方法。第一是基于文档结构的方法，该种方法在具体应用过程中，只需要对文本表层进行提留，如果文本的结构和格式受到了攻击，那么不具备相应的抵抗性，如果想使这种水印方法失效，那么只需要重新录入即可，因此该种水印方法在具体应用过程中不具备较好的鲁棒性。自然语言文本水印方法，在具体应用过程中具备很好的抗攻击能力，但是不具备较大的容量。基于传统图像的文本水印方法，在具体应用过程中会面临着比较复杂的操作步骤，并且不具备很好的鲁棒性。

3.2图像水印

空预算法以及变换预算法是常见的两种图像水印算法。对原始图像的像素进行改变，然后把水印嵌入其中，各种方法属于空域算法，其效率比较高，但是不具备较好的鲁棒性。通过对变换系数进行改变，然后把水印嵌入其中，该种方法属于变换预算法，其具备一定的不可见性，可以通过图像变换来实现系数的变换。

3.2.1离散傅里叶变换

通过图像的dft，把相应的信息嵌入其中，该种方法属于离散傅里叶变换。在嵌入水印时，使用相位信息对水印进行嵌入，能够保证具备一定的稳健性，这主要是因为在通信理论中，抗干扰能力比较强的是调相信号，但是该种方法不具备较强的抗压缩能力。

3.2.2离散余弦变换（DcT）

空间域的图像能够通过离散余弦变换变为变换域，然后再开展相应的研究工作，这样就能够对空间频域的成分进行掌握。该种方法在应用过程中具备很好的鲁棒性，但是不能够很好的适应图像信号内容，所以可能会发生损害图像特征的情况。

3.2.3离散小波变换（DWT）

离散小波变换能够实现多分辨率分析，能够很好的对信号局部的特征进行表征。各种水印算法与上述两种水印算法相比较鲁棒性是最好的，除此之外还具备很好的视觉效果以及抵抗力。

3.3音频水印

在对水印进行嵌入时，可以利用音频文件的的冗余信息，该种水印称为音频水印，与此同时也利用了人耳的听觉系统，在对CD唱片以及其他的声音数字产品进行保护时，可以使用音频水印，这样能够很好的对产品进行保护。

3.4视频水印

在对水印进行嵌入式，如果利用的是视频载体的时间以及空间冗余，那么则称为视频水印，该种水印的应用不会对视频产生影响，并且能够保证制作者的权益不会受到侵犯。视频水印与图像水印相比较有一定的不同之处，其在对水印进行检测时能够实现压缩以及未压缩格式下的检测。

4.数字水印的评价标准

4.1容量

数字作品在受到攻擊时能够加载的信息量成为数字水印系统的容量。数字作品所含版权信息与容量的大小成正比，其容量越大不可见性会越小。

4.2保真度

数字作品在经过处理之后，具备一定的相似性度量而保真度，则能够很好的衡量标准度量，保真度好的作品，在经过处理之后，是不可区分的。目前信噪比以及峰值信噪比等都是平价数字作品保真度的指标，在此过程中比较简单的评价准则是均方差，但是在具体应用过程中不能够科学有效的评估图像的感知质量。比较常用的评价指标是信噪比以及峰值信噪比，这两种指标能够对作品处理之后的变化情况进行反映。

4.3鲁棒性

水印算法在经过攻击之后，仍然能够被检测到，该种能力称为鲁棒性。在度量水印算法的鲁棒性是可以使用归一化相关NC，与此同时也可以使用误码率ber。要想判断水印在提取之后是否与嵌入式保持一致，那么可以利用NC值来进行判断， NC值越大，那么一致性越高。在所有信息中可能会存在错误解码，则BER能够表征错误解码所占的比例。因此要想很好的认识算法的性能，就需要有统一的评估标准以及相应的测试结果列表。

5.数字水印的应用

5.1版权保护

数字作品被盗取以及被篡改等是网络时代所不可避免的事情，所以对版权进行保护是至关重要的。作品的所有者可以在作品上嵌入水印，在此过程中会使用到密钥，加密工作在完成之后再对作品进行公布。作品如果出现了版权纠纷问题，那么作品所有者可以对水印进行提取，然后保护自身的权益。数字水印在具体应用过程中，版权保护是比较重要的一项内容，可以起到下列作用：第一，能够为所有者提供相应的鉴别手段。在数字作品中嵌入不可见的水印，有利于作品所有者对自身的作品进行鉴别，在此过程中需要对水印信息进行提取，会使用到检测器。第二，能够验证所有权。作品如果在没有授权的情况下受到了嵌入或者是去除，那么就会引起相应的版权纠纷。所有权验证水印在应用过程中不能够对水印进行去除，也不能够再嵌入其他的信息。第三，操作跟踪水印。把不同的水印嵌入到所有者的作品拷贝中该种情况也称为数字指纹，这种水印在提取过程中是比较容易的。

5.2广播监视

广播电视在人们的日常生活工作过程中起到了非常重要的作用，但是有不法分子利用有线电视来破坏节目的播出，同时会插入一些反动的节目，这直接影响到了国家和社会的稳定性。把节目检测系统中嵌入数字水印能够很好的对节目进行保护，在嵌入水印时要使用相应的算法，确保节目在播出之前能够对水印进行提取和验证，确保播出的内容是与原内容相同的。在此过程中可以使用计算机开展相应的控制工作。

5.3商务交易中的票据防伪

随着科学技术的，不断发展和进步，高质量图像设备应运而生，随之而来的是货币及支票等等伪造。把各种票据内嵌入不可见性的水印，这样能够大大的降低伪造率。

5.4声像数据的隐藏标识

数据与相应的标识信息相比较，后者具备更高的保密价值。部分数据如果缺乏标识信息，那么可能导致其不具备相应的应用价值，如果在原文件上标注这些信息，那么可能会出现信息泄露等问题，而数字隐藏水印技术的应用能够很好的解决该种问题。

5.5隐蔽通信

数字水印也可以实现隐蔽通信，在此过程中主要是利用了声像信号以及人的视觉等，在此基础上对信息进行隐藏。在水印技术的基础上，对通信信息进行隐蔽，能够提升通信的保密性，不存在第三方插入的情况，第三方看不见相应的加密机制，因此也不会受到攻击。

6.数字水印的未来

目前在对多媒体信息安全问题进行解决时，利用水印算法进行解决是主要的研究内容。在作品中嵌入数字内容，然后采取科学合理的方法对水印进行提取，那么就能够明确版权拥有者，与此同时也能够找出不法分子。这些应用在具体使用过程中，往往会在争端发生之后才能够体现出相应的作用，但是并没有足够的法律依据，所以并没有得到真正的实施。有部分人提出可以在网络上对于不正规的数字媒体内容进行搜寻，使用移动代理技术，但是在具体应用过程中需要使用代理程序，这同样会面临着安全问题。也有部分人提出把水印检测算法加入到路由器上，这样能够杜绝非法传播现象的发生。未来数字水印技术有以下几种研究方向：第一是算法分析。对数字水印算法的各种特性进行研究和分析，在此基础上融合像样的处理技术，从而实现数字水印技术的优化。第二，在特征数字水印的基础上发展的相关技术。在统计特征的基础上，所发展的数字水印技术往往会受到攻击，包括非线性等变换方法的攻击，各种技术如果与基于边界信息的数字水印技术相结合，那么能够提升鲁棒性。第三，公钥数字水印系统。该种系统的应用能够很好的实现水印信号的叠加，在此过程中会使用到专用的密钥。在对水印信号进行检测时，可以通过公开密钥进行检测，但是如果要推导专有密钥或者是驱除水印信号，那么会面临着很大的难度。第四，数字水印代理。该种情况主要是包含了TSA与数字水印技术的结合，该种技术能够很好的对数字水印进行检测和验证，充当着侦探的角色。

结束语

综上所述，近几年发展比较迅速的学科之一是数字水印，这与信息科学技术的发展有着很大的联系，该学科涉及到很多的内容，属于边缘学科。但是很多专业人员对该种技术进行了深入的研究和分析，未来会广泛应用到网络图像以及数字图书馆等信息安全领域。

参考文献：

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作者：保佑智