图像处理在数字水印中的应用.doc

图像处理在数字水印中的应用 数字水印 随着因特网在各个应用领域的蔓延，多媒体数字作品（图像、视频、音频等）纷纷以网络形式发表，这些作品的版权保护就成为一个迫切而又比较困难的问题 数字水印（digital watermarking)是解决这一问题的有效办法 如何通过数字水印实现版权保护 定义： 通过在原始数据中嵌入秘密信息——水印(watermark)来证实该数据的所有权。 形式： 这种被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号、其他图像等，而且水印通常是不可见或不可察的，它与原始数据紧密结合，并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分。 特性： 水印信息应该能够在经历了某些不破坏原始数据的操作（如压缩等）后仍然保存下来。 数字水印系统模型 水印信号嵌入 密钥 密钥 载体数据 水印载体 数据 水印 信息 水印嵌入 算法 密钥 密钥 载体数据 水印载体 数据 水印嵌入 算法 水印 信息 水印信号的提取 密钥 密钥 原始载体 数据 水印 信息 水印提取 算法 水印载体 数据 水印信号的检测 原始 原始 水印信息 密钥 原始载体 数据 水印 信息 水印提取 算法 水印载体 数据 水印 检测 水印技术与信息隐藏技术 水印技术是信息隐藏技术的一个分支 技术是信息隐藏技术的差异： 如果隐藏的信息被破坏，对于信息隐藏技术而言，因为秘密信息并未泄漏，系统可以认为是安全的； 但对于数字水印系统来说，隐藏信息的丢失，意味着版权信息的丢失，从而失去了版权保护的功能，因此，这样的系统是失败的 数字水印技术的技术特性 鲁棒性(robustness) 不因图像文件的某些改动而导致隐藏信息丢失的能力。如传输过程中的信道噪声、滤波采样、有损压缩编码、D/A或A/D转换 不可检测性(undetectability) 指隐藏载体与原始数据具有一致的特性。如具有一致的统计噪声分布等，以便使非法拦截者无法判断是否有隐蔽信息 透明性(invisibility) 利用人类视觉系统特性，经过一系列隐藏处理，使目标数据没有明显的质量下降，隐藏数据也不会被发现 安全性(security) 指隐藏算法有较强的抗攻击能力，隐藏信息不易破坏 数字水印技术的技术特性 自恢复性 由于经过一些操作或变换后，可能会使原图产生较大的破坏，如果只从留下的片段数据，仍能恢复隐藏信号，而且恢复过程不需要宿主信号，我们就说这样的算法具有自恢复性 高通滤波 高通滤波 直方图均衡化 锐化处理 数字水印的典型算法 空域算法 早期的数字水印算法以空域算法为主。 空域算法通常比较简单，运算量小。缺点是抵抗攻击的能力往往会比较弱。 Schyndel算法是空域算法（Schyndel算法是Schyndel等人在1994年提出，就数字水印技术领域而言，它可以说是具有一定程度的始祖意义） Schyndel算法： 首先把一个密钥输入到一个m-序列发生器来产生水印信号，然后此m-序列被重新排列成2维水印信号，并按象素点逐一插入到原始图像象素值的最低位。 由于水印信号被安排在最低位，因此可以满足不可见性。 频域算法： 把源数据经过某种变换（例如DCT变换）之后，对频域数据嵌入水印信息。 频域算法通常比较复杂，运算量大。但抵抗攻击的能力往往会强一些。 目前比较主流的频域算法包括DCT域数字水印算法、小波域数字水印算法等 DCT域数字水印算法 添加水印的算法 首先把图像分成8×8的不重叠象素块 对每块数据做DCT变换，得到DCT系数组 由密码控制选择一些DCT系数，对这些系数进行微小变换以满足特定的关系。 提取水印的算法 在水印提取时，选取相同的DCT系数 并根据系数之间的关系抽取特定信息。 算法分析 数据改变的幅度比较小，透明性好。 抵抗几何变换攻击的能力会比较弱。 压缩域算法 基于JPEG、MPEG标准。 水印信号的嵌入、提取、检测直接在压缩域数据中进行。 节省了解码和重新编码的过程 小结： 　数字水印（Digital Watermarking）技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。数字水印是 信息隐藏技术的一个重要研究方向。