数字水印
外观
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数字水印,是指将特定的信息嵌入数字信号中,数字信号可能是音频、图片或是影片等。若要拷贝有数字水印的信号,所嵌入的信息也会一并被拷贝。数字水印可分为浮现式和隐藏式两种,前者是可被看见的水印(visible watermarking),其所包含的信息可在观看图片或影片时同时被看见。一般来说,浮现式的水印通常包含著作权拥有者的名称或标志。右侧的示例图片便包含了浮现式水印。电视台在画面角落所放置的标志,也是浮现式水印的一种。
隐藏式的水印是以数字资料的方式加入音频、图片或影片中,但在一般的状况下无法被看见。隐藏式水印的重要应用之一是保护著作权,期望能借此避免或阻止数字媒体未经授权的复制和拷贝。隐写术(Steganography)也是数字水印的一种应用,双方可利用隐藏在数字信号中的信息进行沟通。数字照片中的注释资料能记录照片拍摄的时间、使用的光圈和快门,甚至是相机的厂牌等信息,这也是数字水印的应用之一。某些文件格式可以包含这些称为“metadata”的额外信息。
数字水印scheme示例
[编辑]一般常见的数字水印scheme定义为:
其中E定义了嵌入(embedding)功能、D侦测(detecting)功能、R恢复(retrieval)功能,M则是所夹带的消息。此外,嵌入参数定义了E定义嵌入功能使用的参数组,定义了侦测参数,而恢复参数。因此,每一个水印scheme 根据上述的参数不同可能会有不同的结果。
性质要求
[编辑]- 安全性:水印信息应当难以篡改、难以伪造。
- 隐蔽性:水印对感官不可知觉,水印的嵌入不能影响被保护数据的可用性大大降低。不具备这一特性的水印,称为可见水印(Visible Watermarking)。如电视台播放信号的时候在某个角落经常嵌有它的标志。
- 强健性:水印能够抵御对嵌入后数据的一定操作,而不因为一些细微的操作而磨灭。包括数据的传输中产生的个别位错误,图像或视频、音频的压缩。不具备这一特性的水印,称为脆弱水印(Fragile Watermarking)。
- 水印容量:是指载体可以嵌入水印的信息量。
分类
[编辑]常用技术
[编辑]数字水印生成技术
[编辑]- 伪随机生成
- 扩频水印
数字水印嵌入技术
[编辑]- LSB
- QIM
- SCS
数字水印检测技术
[编辑]- 计算自相关
数字水印攻击技术
[编辑]- 剪切-粘贴攻击(?)
影像水印技术
[编辑]常用水印攻击
[编辑]- 数字模拟转换(A/D,D/A conversion)
- 旋转(rotation)
- 放大缩小(scaling)
- 切割(cropping)
- 压缩(compression)
- 再量化(requantization)
- 再取样(resample)
功能需求
[编辑]- 隐蔽性或透明性(Imperceptible or Transparency)-原始影像在嵌入数字水印后的差异必须是人眼所无法察觉到的,也就是不能降低或破坏原始影像的质量。
- 不易移除性(Non-removable)-水印要设计得不容易甚至不可能被黑客移除。
- 强健性(Robustness)-经过水印技术处理后的影像经由噪声、压缩处理、影像处理以及各种攻击后,所萃取的数字水印仍然可以清楚的呈现以便于人眼识别或判断。
- 明确性(Unambiguous)-萃取的数字水印,经过各种攻击后,失真不会很严重,可以明确的让拥有者识别或判断。
数字水印的发展
[编辑]影像水印的发展
[编辑]一般而言,影像水印技术是透过更改影像中的资料来嵌入水印,其作法上有两个主要的领域:
- 空间域(时间域)法
- 变换域法
- 离散余弦转换域
- 以离散余弦转换为工具,根据水印所嵌入的频带位置不同又分为:
- 嵌入DC系数的水印技术
- 嵌入低频系数的水印技术
- 小波域
- 以离散小波转换为工具,根据水印所嵌入的频带位置不同又分为:
- 嵌入频带HL1的水印技术
- 嵌入频带LH2的水印技术
参考
[编辑]参考资料
[编辑]- 《音视频处理讲义》,张宝基 著
- 孙圣和,陆哲明,牛夏牧.数字水印技术及应用,北京, 2004.
外部链接
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