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数字水印加密技术 作者：邹潇湘 2002年06月05日 本文选自：中国计算机报 数字产品区别于模拟信号的显著特点是，无论你对它复制多少代，复制品也与原始产品一模一样。因此，对图像、音频、视频等多媒体内容版权的保护，就成为一个迫切需要解决的问题。数字水印技术正是针对这一问题提出的，它被认为是对多媒体内容保护的最后一道屏障。 针对多媒体内容版权的保护，传统的加密方法具有一定的局限性。因为密码算法能够保证数据在加密状态下是安全的，但是数据一旦解密，就完全失去了保护。数字水印技术则体现了它在此方面的优越性。 何谓数字水印 所谓数字水印技术，是将数字、序列号、文字、图像标志等版权信息嵌入到多媒体数据中，以起到版权保护、秘密通信、数据文件的真伪鉴别和产品标志等作用。简单地说，数字水印技术就是在多媒体数据中嵌入一段信息，嵌入的信息就是数字水印。 为什么在多媒体数据中可以嵌入数据？主要原因是在这些数据中存在冗余。以图像为例，图像是由像素构成的，一幅24位真色彩图像，用24比特的数据表示一个像素。24比特数据可以表示224种不同的颜色，但人眼是分辨不出这么多种颜色的，如果把像素的颜色值的最低位改变，人眼是根本无法感知的。因此，我们可以利用像素的最低位来携带信息，也就是数字水印。  图1 在图像中嵌入水印，得到的图像中包含了水印。 当然，图像可能被压缩，冗余可能被去除，利用各种图像处理工具，很容易把一个几M的.BMP文件压缩成只有几百甚至几十K大小的.JPG文件。图像压缩编码的目的就是利用各种方法来降低图像中的冗余。然而，任何压缩编码方法都不可能完全消除冗余，因此，在压缩的图像中，数字水印同样能够找到藏身之处，只是在这种情况下处理更为复杂，水印处理通常需要结合压缩编码方案的特点进行。 两个基本过程 数字水印系统一般分为两个基本过程：一是水印嵌入算法，在多媒体数据中嵌入水印；二是水印检测算法，在嵌入了水印的数据中检测是否存在水印。以在图像中嵌入水印为例，水印嵌入和水印检测过程如图1、图2所示。  图2 从待检测的图像中提取水印，有的方案检测时可能还需要原始图像。 版权鉴别 所有权鉴别 如果出现所有权纠纷，可以从产品中提取出水印，该水印中包含的版权信息可以作为证据，在法庭上证明谁拥有产品所有权。 盗版追踪 数字产品在这种应用中嵌入的是产品购买者的有关信息，如身份标识、购买日期等。用户可以从这些盗版中提取出有关购买者的身份信息，从而追查到盗版的制作者。 数据文件的真伪鉴别 在照相机、摄像机中具有添加水印的功能模块，能够嵌入脆弱的水印，如果有人试图对图像、视频进行编辑处理，就会破坏掉这些水印，法庭可以根据数据中是否包含完整的水印信息，来鉴别数据文件的真伪。 相关公司网址 目前，有许多提供商品化数字水印软件的公司，例如： Digimarc公司 (http://www./) Signum公司 (http://www./) Aliroo公司 (http://www./) MediaSec公司 (http://www./) 另外，还有许多供研究用的数字水印软件，下面对这些软件略举几例： StirMark 非常有名的水印测试工具 (http://www.cl./~fapp2/watermarking/stirmark/) Hide4PGP 支持在.BMP、.WAV、.VOC等文件格式，嵌入信息是不可感知的 (http://www.heinz-repp./Hide4PGP.htm) JSteg 在JPEG图像中嵌入和提取信息的软件 (http://www./users/korejwa/jsteg.htm) Hide and Seek 针对图像的水印软件 (http://www.rugeley./security/hdsk50.zip) 常见误区 数字水印本身能够防止复制行为 数字水印本身并不能阻止用户的拷贝行为，用户对于嵌入水印和未含水印的数据，可以进行完全相同的处理。如在图像中嵌入版权所有者的身份标识，水印并不能阻止合法产品被复制，但由于其中包含水印，在出现版权纠纷时，该水印可能被用作证据，在法庭上能够证明谁是产品的版权所有者，谁是盗版者。因此，它能对盗版行为起到威慑作用。 数字水印可以嵌入在数据文件的任何位置 这是不对的，以图像为例，嵌入在图像文件的保留字段及用户自定义字段的信息，并不能称为水印，水印必须嵌入在图像数据中，并与图像信息本身紧密结合在一起。而嵌入在保留字段的信息很容易被篡改，而且当采用不同的文件格式重新编码时，这些信息也可能完全丢失。 （责任编辑 丝丝） |
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