数字图像水印技术的研究与实现-外文翻译..doc

数字水印 R. Chandramouli Majid Rabbani 1.介绍： 因特网的出现在以数字化形式的内容和传递方面产生了很多新的应用。其应用包括电子广告业，实时的图像和音频的传递，数字仓库和图书馆和网上出版业。在这些应用中出现一个重要问题就是保护所有参与者的权利。然而当前一些保护数字数据的版权法律是公认的还不够完善，这就导致一个新的方向－防拷贝和保护体制，在此基础上吸引了越来越多的基于数字水印技术的兴趣。数字水印是把信息嵌入数字媒体并能在之后把信息（我们称之为水印）提取出来或者探测到以防止复制的过程。数字水印已成为研究中一个活跃和重要的领域，面对高速发展的数字化进程，水印技术的发展和商业化被认为可以从根本上应对这个挑战。 在这章剩下的部分我们讨论的是静止图象的水印，当然，水印技术在原则上同样适用于音频和视频数据。数字水印可以是可见的也可以是不可见的。一个可见的水印一般包含一个易见的消息和公司标识所有权。另一方面一个不可见水印的图像看起来和原来的很相似，隐形水印的存在只有在运用合适的水印提取或者检测算法才能发现。在这篇章节我们讨论的是不可见水印。 不可见水印技术在一般来讲，包含了编码和解码的过程。一般水印的编码过程如图2所示。这儿，提出了水印插入的方法： （1） X是原始的图像，W是被插入的水印信息，K是用户的密钥，而E代表插入水印的函数。这个章节我们采用对原始图像X注释，嵌入过水印的图像我们称为X′。鉴于水印嵌入的方式和嵌入算法的不同，检测和提取能采取截然不同的方法。两者之间的最大区别是在于是否需要得到原始图像，在水印提取算法中如果不要求得到原始图像，我们就称之为盲水印技术，对盲水印技术来说，水印提取过程如下： （2） 其中是一个可能被嵌入水印的图像，K′是提取密钥，D代表水印提取/检测的函数，而是提取出来的水印信息，盲水印对不需要原始图像而破译水印有很大的吸引力。 不可见水印也能被分成强健性或者易损性的水印。稳健水印通常被用于证明所有权和被设计成对抗一些普通图象处理例如：压缩，裁剪，滤波，几何变换等和恶意攻击移除伪造水印。 1.1 实用性 数字水印在很多方面都有潜在的实用性，包括： 所有权判断。水印可以被用作所有权的判断，要判断一个图像的所有权，Alice可以产生一个秘密私钥的水印信号加入原始图像，她可以使加过水印的图像公开，之后，当Bob宣称这幅公开图像的所有权时，Alice就可以证明在Bob的图像中她做的水印的存在。由于Alice的原始图像Bob是没法获得的，所以他不能做同样的事情。为了实现这一计划，图象处理技术要逃过恶意的移除攻击。除此以外，水印应该以不能被修改的方式插入，因为Alice可不想对不属于她的图像负责。 指纹获取。在网络上以电子形式分布的多媒体内容的应用中，内容的所有者不想内容未经授权的被复制和通信，所以他们通常会在每份数据中嵌入一个明显的水印（或者一个指纹印）。之后的某一时间，当未经授权的复制品被发现，复制品的来源就能通过指纹印来确定。在这个应用中，水印需要是不可见的，也不能被恶意攻击修改，移除和破坏掉。此外，与所有权判断的实用性不同，水印应该对共谋有抵抗性。也就是说一组拥有同样图像但包含不同指纹应该不能共谋和证明某一个指纹无效或者创造一个没有指纹的复制品。 复制品预防和控制。水印也能用于复制品的预防和控制。例如，在一个封闭系统中的多媒体内容需要专用硬件拷贝和观看，一个数字水印就可以插入以说明允许拷贝的份数。当一份复制完后，水印能被硬件修改。当允许的数字变为0时，硬件就不能再复制数据了。这样一个系统的例子就是数字多用磁盘（DVD）。事实上，一个在他的核心包含数字水印复制机器是被认为当前的标准。而第二代DVD产品将很好的包括能读取水印的能力和不管他们存在与否都能起作用。 另一个例子是数码相机，他可以把信息像水印那样加入每一个背景或者一系列背景，以更快帮助调查者找到照片的剽窃，还能指出戏剧和电影发行的弱点。这个技术对付一种很普通的剽窃行为最有用，就如：某人用摄像机拍摄在电影院播放的电影，然后把它复制到光盘或者VHC磁带上发行。 欺骗和篡改的检测。当多媒体内容是用做法律目的，医学应用，新闻报道和商业交易时，保证内容是有一个明确的出处和没有被篡改过非常重要，这就需要加入水印。随后，当照片被检查时，水印将用