數碼水印
外觀
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數碼水印,是指將特定的資訊嵌入數碼訊號中,數碼訊號可能是音頻、圖片或是影片等。若要拷貝有數碼水印的訊號,所嵌入的資訊也會一併被拷貝。數碼水印可分為浮現式和隱藏式兩種,前者是可被看見的浮水印(visible watermarking),其所包含的資訊可在觀看圖片或影片時同時被看見。一般來說,浮現式的浮水印通常包含著作權擁有者的名稱或標誌。右側的範例圖片便包含了浮現式浮水印。電視台在畫面角落所放置的標誌,也是浮現式浮水印的一種。
隱藏式的浮水印是以數碼資料的方式加入音頻、圖片或影片中,但在一般的狀況下無法被看見。隱藏式浮水印的重要應用之一是保護著作權,期望能藉此避免或阻止數碼媒體未經授權的複製和拷貝。隱寫術(Steganography)也是數碼水印的一種應用,雙方可利用隱藏在數碼訊號中的資訊進行溝通。數碼相片中的註釋資料能記錄相片拍攝的時間、使用的光圈和快門,甚至是相機的廠牌等資訊,這也是數碼水印的應用之一。某些檔案格式可以包含這些稱為「metadata」的額外資訊。
數碼水印scheme範例
[編輯]一般常見的數碼水印scheme定義為:
其中E定義了嵌入(embedding)功能、D偵測(detecting)功能、R恢復(retrieval)功能,M則是所夾帶的訊息。此外,嵌入參數定義了E定義嵌入功能使用的參數組,定義了偵測參數,而恢復參數。因此,每一個浮水印scheme 根據上述的參數不同可能會有不同的結果。
性質要求
[編輯]- 安全性:浮水印資訊應當難以篡改、難以偽造。
- 隱蔽性:浮水印對感官不可知覺,浮水印的嵌入不能影響被保護數據的可用性大大降低。不具備這一特性的浮水印,稱為可見浮水印(Visible Watermarking)。如電視台播放訊號的時候在某個角落經常嵌有它的標誌。
- 強健性:浮水印能夠抵禦對嵌入後數據的一定操作,而不因為一些細微的操作而磨滅。包括數據的傳輸中產生的個別位錯誤,圖像或影片、音頻的壓縮。不具備這一特性的浮水印,稱為脆弱浮水印(Fragile Watermarking)。
- 浮水印容量:是指載體可以嵌入浮水印的資訊量。
分類
[編輯]常用技術
[編輯]數碼水印生成技術
[編輯]- 偽隨機生成
- 擴頻浮水印
數碼水印嵌入技術
[編輯]- LSB
- QIM
- SCS
數碼水印檢測技術
[編輯]- 計算自相關
數碼水印攻擊技術
[編輯]- 剪下-貼上攻擊(?)
影像浮水印技術
[編輯]常用浮水印攻擊
[編輯]- 數碼模擬轉換(A/D,D/A conversion)
- 旋轉(rotation)
- 放大縮小(scaling)
- 切割(cropping)
- 壓縮(compression)
- 再量化(requantization)
- 再取樣(resample)
功能需求
[編輯]- 隱蔽性或透明性(Imperceptible or Transparency)-原始影像在嵌入數碼水印後的差異必須是人眼所無法察覺到的,也就是不能降低或破壞原始影像的質素。
- 不易移除性(Non-removable)-浮水印要設計得不容易甚至不可能被黑客移除。
- 強健性(Robustness)-經過浮水印技術處理後的影像經由雜訊、壓縮處理、影像處理以及各種攻擊後,所萃取的數碼水印仍然可以清楚的呈現以便於人眼辨識或判斷。
- 明確性(Unambiguous)-萃取的數碼水印,經過各種攻擊後,失真不會很嚴重,可以明確的讓擁有者辨識或判斷。
數碼水印的發展
[編輯]影像浮水印的發展
[編輯]一般而言,影像浮水印技術是透過更改影像中的資料來嵌入浮水印,其作法上有兩個主要的領域:
- 空間域(時間域)法
- 變換域法
- 離散餘弦轉換域
- 以離散餘弦轉換為工具,根據浮水印所嵌入的頻帶位置不同又分為:
- 嵌入DC系數的浮水印技術
- 嵌入低頻系數的浮水印技術
- 小波域
- 以離散小波轉換為工具,根據浮水印所嵌入的頻帶位置不同又分為:
- 嵌入頻帶HL1的浮水印技術
- 嵌入頻帶LH2的浮水印技術
參考
[編輯]參考資料
[編輯]- 《音視像處理講義》,張寶基 著
- 孫聖和,陸哲明,牛夏牧.數碼水印技術及應用,北京, 2004.
外部連結
[編輯]
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