【正文】 解，將無密可言。所以說單單密碼術(shù)是不能夠保證數(shù)字內(nèi)容被再次非法分發(fā)傳播和隨意篡3 改。 [3] 數(shù)字水印的主要應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字水印潛在的應(yīng)用市場很大，例如，電子商務(wù)，在線或離線的分發(fā)多媒體內(nèi)容以及大規(guī)模的廣播服務(wù)等。這樣水印就可以用來公正的解決所有權(quán)問題，但這種應(yīng)用要求非常高的魯棒性。 3．圖像認(rèn)證 在鑒定應(yīng)用中，使用水印的目標(biāo)是對數(shù)據(jù)的修改進(jìn)行檢測。 5．標(biāo)題與注釋 即將作品的標(biāo) 題、注釋等內(nèi)容（如一幅照片的拍攝時(shí)間和地點(diǎn)）以水印形式嵌入作品中，這種隱式注釋不需要額外的帶寬，且不易丟失。除非對數(shù)字水印具體有足夠的先驗(yàn)知識，任何企圖破壞和消除水印，都將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞圖像質(zhì)量；既適用靜態(tài)圖像，又適用于音頻和視頻信息的通用性（ Universal）及無二義性（ Unambiguous）。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有更多種類的數(shù)字媒體出現(xiàn)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的水印技術(shù)。目前學(xué)術(shù)界研究的數(shù)字水印大多數(shù)是盲水印。但對于無意義水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯(cuò)誤，則只能通過統(tǒng)計(jì)決策來確定信號中是否含有水印。一般來說，偽幣的制造者不可能對票據(jù)圖像進(jìn)行過多的修改，所以，諸如尺度變換等信號編輯操作是不用考慮的。 篡改提示水印是一種脆弱水印，其目的是標(biāo)識宿主信號的完整性和真實(shí)性。 隨著數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展，各種水印算法的層出不窮，水印的隱藏位置也不再局限于上述四種。由于數(shù)字作品的拷貝、修改非常容易，而且可以做到與原作完全相同，所以原創(chuàng)者不得不采用一些嚴(yán)重?fù)p害作品質(zhì)量的辦法來加上版權(quán)標(biāo)志，而這種明顯可見的標(biāo)志很容易被篡改。 隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，特別是精度超過 1200dpi 的彩色噴墨、激光打印機(jī)和高精度彩色復(fù)印機(jī)的出現(xiàn)，使得貨幣、支票以及其他票據(jù)的偽造變得更加容易。 另一方面，在從傳統(tǒng)商務(wù)向電子商務(wù)轉(zhuǎn)化的過程中，會(huì)出現(xiàn)大量過度性的電子文件，如各種紙質(zhì)票據(jù)的掃描圖像等。沒有標(biāo)識信息的數(shù)據(jù)有時(shí)甚至無法使用，但直接將這些重要信息標(biāo)記在原始文件上又很危險(xiǎn)?，F(xiàn)有的信號拼接和鑲嵌技術(shù)可以做到 “移花接木 ”而不為人知，因此，如何防范對圖像、錄音、錄像數(shù)據(jù)的篡改攻擊是重要的研究課題。迄今為止，學(xué)術(shù)界在這方面的研究思路一直未能突破 “文件加密 ”的思維模式，然而，7 經(jīng)過加密的文件往往是混亂無序的，容易引起攻擊者的注意。未來值得關(guān)注的研究領(lǐng)域?qū)⒂幸韵聨讉€(gè)功能： ：目前數(shù)字水印技術(shù)的研究中的模型和基礎(chǔ)理論尚處于雛形階段，還未像密碼學(xué)那樣有一套完備的理論體系。 ：隨著水印研究的不斷深入，其他領(lǐng)域的先進(jìn)思想和技術(shù)必然會(huì)被引入到水印領(lǐng)域。 在美國，以麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室為代表的一批研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)申請了數(shù)字水印方面的專利。 SPIE 和 IEEE 的一些重要國際會(huì)議也開辟了相關(guān)的專題。從這次會(huì)議反應(yīng)的情況上看，我國相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究與世界水平相差不遠(yuǎn)，而且有自己獨(dú)特的研究思路。為了今后方便說明，圖像是由方形的像素組成，它可以由用戶版權(quán)秘密鑰匙推斷出。實(shí)際上，這種頻率平面圖被分為兩個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域與單個(gè)感覺單元相連，并定義了哪些基本信息可調(diào)制的耦合（ f,θ）群，只有一對耦合是為每個(gè)區(qū)域所選擇的（因?yàn)橥粎^(qū)域的耦合并不能激勵(lì)獨(dú)立單元）。因此，通過對原始圖象做一定的調(diào)整，有可能在不改變視覺效果的情況下嵌入一些信息。該技術(shù)即是通過在原始數(shù)據(jù)中 嵌入秘密信息 —— 水印來證實(shí)該數(shù)據(jù) 的所有權(quán)。例如，從信息安全的保密角度而言，隱藏的信息如果被破壞掉，系統(tǒng)可以視為安全的，因?yàn)槊孛苄畔⒉⑽葱孤?；但是，在?shù)字水印系統(tǒng)中，隱藏信息的丟失即意味著版權(quán)信息的丟失，從而失去了版權(quán)保護(hù)的功能，這一系統(tǒng)就是失 敗的。 2 在變換域中，視覺系統(tǒng)的某些特性（如視頻特性）可以更方便地結(jié)合到水印編碼過程中。 水印的選擇 所構(gòu)成水印的序列應(yīng)該具有不可預(yù)測的隨機(jī)性（ Unpredictable randomness）。 實(shí)現(xiàn)過程 具體分三步： 1 小波變換 2 水印嵌入 其具體圖可表現(xiàn)為： 13 圖 水印嵌入 嵌入過程是將原圖和水印經(jīng)過某些處理后嵌入。小波變換在包括壓縮在內(nèi)的圖象處理與圖象分析領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用。 [9] 本章提出了一 種基于離散小波變換的水印方法，通過對圖象的一級分解，提取出在細(xì)節(jié)子帶中的重要成分，通過這些成分代表著圖象的紋理區(qū)域，利用紋理的隱蔽特性 ，使得系統(tǒng)在保證健壯性的同時(shí)獲得很好的不可覺察性。后繼分解時(shí)，逼近子圖以完全相同的方式再分解成在下一級分辨率更小的子圖。由于高頻部分所占的圖象面積較大，多被分為許多小圖象塊，因此嵌入的水印就多；而低頻部分由于只占圖象的較小部分，因此圖象塊數(shù)較少，自然所嵌入的水印就少。根據(jù)人們對人類識覺系統(tǒng)（ HVS）的分析研究，噪聲對圖象質(zhì)量的影響有如下特點(diǎn)： A 人眼對于在較高分辨率上的噪聲的敏感性較低 B 人眼對于在 45 度方向上的噪聲的敏感性低 因此，可以把一幅圖象作為要嵌入在原始圖象中的水印信息，當(dāng)然這幅水印圖象要小于原始圖象，它經(jīng)過小波分解后的系數(shù)顯然也具有上述的塔式結(jié)構(gòu)。 水印的嵌入方法 假設(shè) X 是原始灰度圖像，大小為 M M,每個(gè)象素用 sbit 表 示 X={x(m,n),0m,nm} 其中， x(m,n)∈ {0,1,2,? ,2s1}是原始圖像在（ m,n）處的灰度值。最后再進(jìn)行小波反變化，便可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖象上文字水印的嵌入。本文利用下式來計(jì)算 F’與 F 的相似度。其中 Schyndel 算法被認(rèn)為是一篇具 有歷史價(jià)值的文獻(xiàn)，它是第一篇在主要會(huì)議上發(fā)表的關(guān)于數(shù)字水印的文章，文中闡明了一些關(guān)于水印的重要概念和魯棒水印檢測的通用方法（相關(guān)性檢測方法），此算法首先把一個(gè)密鑰輸入一個(gè) m序列（ maximumlength random sequence）發(fā)生器來產(chǎn)生水印信號，然后此 m序列被重新排列成 2 維水印信號，并按象素點(diǎn)逐一插入到原始圖象象素值的最低位。 （ 2） 變換域算法 1995 年提出了一種 DCT 域數(shù)字水印算法，其方法是首先把圖象分成 8x8 的不重疊象素塊，在經(jīng)過分塊 DCT 變換，得到由 DCT 系數(shù)組成的頻率塊，然后隨機(jī)選取一些頻率塊，將水印信號嵌入 到由密鑰控制選擇的一些 DCT 系數(shù)中。另外基于 DFT 和 DWT 算法與上述算法具有相似的原理。 1999 年提出了一種針對 MPEG2 壓縮視頻數(shù)據(jù)流的數(shù)字水印方案。 （ 4） NEC 算法 該算法由 NEC 實(shí)驗(yàn)室的 COX 等人提出，該算法在數(shù)字 水印算法中占有重要地位，其實(shí)現(xiàn)方法是首先以密鑰為種子來產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，該序列具有高斯N（ 0， 1）分布，密鑰一般由作者的標(biāo)識碼和圖象的哈希值組成，其次對圖象做 DCT 變換，最后用偽隨機(jī)高斯序列來調(diào)制（疊加）該圖象除直流（ DC）分量外的 1000 個(gè)最大的 DCT 系數(shù)。 （ 5）生理模型算法 人的生理模型包括人類視覺系統(tǒng) HVS（ Human Visual System）和人類聽覺系統(tǒng) HAS。也就是說，利用視覺模型來確定與圖象相關(guān)的調(diào)制掩模，然后再利用其來插入水印。特別是它幾乎可以無損的恢復(fù)載體圖象和水印信息 ，這對于某些應(yīng)用是必要的，可以細(xì)分為如下幾種方法：最低有效位法，該方法就是利用原始數(shù)據(jù)的最低幾位來隱蔽信息的，具體取多少位以人的聽覺或視覺系統(tǒng)無法察覺為原則；Patchwork 方法及紋理映射編碼方法，該方法是通過任意選擇 N 對圖象點(diǎn)，增加一點(diǎn)亮度的同時(shí)，降低相應(yīng)另一點(diǎn)的亮度值來加載數(shù)字水??；文檔結(jié)構(gòu)微調(diào)方法，在通用文檔圖20 象（ postcript）中隱藏特定二進(jìn)制信息的技術(shù)，主要是通過垂直移動(dòng)行距，水平調(diào)整字距，調(diào)整文字特性等來完成編碼。頻域方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：（ 1）在頻域中嵌入的水印的信號能量可以分布到所有的象素上，有利于保證水印的不可見性；（ 2）在頻域中可以利用人類視覺系統(tǒng)的某些特性，可以更方便、更有效的進(jìn)行水印的編碼。一般的，我們把圖像的最顯著分量（即代表圖像的主要特征）看成是圖像特征集或者特征向量。攻擊的目的在于使相應(yīng)的數(shù)字水印系統(tǒng)的檢測工具無法正確地恢復(fù)水印信號，或不能檢測到水印信號的存在。 Vobshymovskj 等人提出了一種算法，它是基于水印估計(jì)最大后驗(yàn)概率（ MAP:MaxmumaPosterori）及再調(diào)制手段，從而得到直接于檢測器所能檢測到的噪聲分布。 密碼攻擊有些類似于密碼學(xué)中的密碼破譯，但又有其自身的特性。其原理為設(shè)原始圖象為 I，加入水印 WA 的圖象為 IA=I+WA。這就產(chǎn)生無法分辨與解釋的情況。 另外， StirMark 還可對水印載體圖象進(jìn)行幾何失真攻擊，即它可以以幾乎注意不到的輕微程度對圖象進(jìn)行拉伸、剪切、旋轉(zhuǎn)等幾何操作。這種攻擊方法主要用于對付在 Inter 網(wǎng)上開發(fā)的自動(dòng)侵權(quán)探測23 器，該探測器包括一個(gè)數(shù)字水印系統(tǒng)和一個(gè)所謂的 Web 爬行者。實(shí)驗(yàn)表明，這種改變對古典音樂信號數(shù)據(jù)也幾乎感覺不到，但是卻可以非常有效地阻止水印信號的檢測定位，以達(dá)到難以提取水印信號的目的。 對嵌入水印的圖像進(jìn)行中值濾波，然后打開原圖像進(jìn)行檢測，測出水印的存在，結(jié)果水印圖像比較清晰，其試驗(yàn)結(jié)果說明該算法對中值濾波有一定的抗攻擊能力 目前網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膱D像大多 以 JPEG 格式壓縮，因此保證該算法對 JPEG 壓縮的強(qiáng)壯性是很有必要的。 24 對嵌入水印的圖像進(jìn)行 1/16 的剪裁，被剪裁部分以黑色代替。這使得水印算法的設(shè)計(jì)也相應(yīng)的復(fù)雜化。當(dāng)前，數(shù)字水印技術(shù)有幾個(gè)缺點(diǎn)。所以說數(shù)字水印技術(shù)作為保護(hù)數(shù)字內(nèi)容版權(quán)的手段還不成熟，但是沒有 克服 不了的困難，也許在不久的將來，數(shù)字水印將名副其實(shí)的成為版權(quán)保護(hù)的有力手段。計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門比較寬廣的學(xué)科，涉及許多領(lǐng)域，應(yīng)該大量翻閱書籍資料，借鑒別人的心得體會(huì)做到事半功倍。 在結(jié)束了畢業(yè)設(shè)計(jì)以后，我感覺到自己的努力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在以后的日子里要不斷地充實(shí)自己，使自己能夠在高速發(fā)展的 IT 行業(yè)中站住腳跟。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我 4 年所學(xué)知識的一次全面的檢查，這次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步加深了對以前所學(xué)知識的鞏固和理解，讓我學(xué)會(huì)怎樣把理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，更使我明白了一個(gè)道理，做項(xiàng)目要多看、多想、多做、使自己能把所學(xué)的知識 靈活運(yùn)用到計(jì)算機(jī)中去，更好地完成工作。另外還要增加對其他非多媒體數(shù)字水印技術(shù)的研究，如關(guān)系數(shù)據(jù)庫的非屬數(shù)值型屬性數(shù)字水印技術(shù)等。第二，沒有相應(yīng)的水印技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，公共還不能接受水印作為內(nèi)容版權(quán)保護(hù)的合法形式。它與信息安全、信息隱藏、密碼學(xué)和隱寫術(shù)等均有密切關(guān)系。 可見，雖然對含水印圖像進(jìn)行了某種程度的退化處理，其在產(chǎn)生了很大失真的情況下，依然可以檢測到水印，這說明本文提出的算法具有良好的強(qiáng)壯性。試驗(yàn)中還用本文方法對水印抽取作了研究，均得到不錯(cuò)的效果。 水印的抗攻擊能力 為了測試本算法的性能，本文對 256 級灰度、 512X512 的標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行了水印嵌入試驗(yàn)。 所謂串謀攻擊就是利用同一原始多媒體數(shù)據(jù)集合的不同水印信號版本，來生成一個(gè)近似的多媒體數(shù)據(jù)集合，以此來逼近 和 恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，其目的是使檢測系統(tǒng)無法在這一近似的數(shù)據(jù)集合中檢測出水印信號的存在，其最簡單的一 種實(shí)現(xiàn)就是平均法。 其攻擊方法是首先把圖象分割成為許多個(gè)小圖象，然后將每個(gè)小圖象放在 HTML 頁面上拼湊成一個(gè)完整的圖象。 攻擊 Stirmark 是英國劍橋大學(xué)開發(fā)的水印攻擊軟件，它采用軟件方法，實(shí)現(xiàn)對水印載體圖象進(jìn)行的各種攻擊，從而在水印載體圖象中引入一定的誤差，我們可以以水印檢測器能否從遭受攻擊的水印載體中提取 /檢測出水印信息來評定水印算法抗攻擊的能力。此后，攻擊者可聲稱他擁有 IA 的版權(quán)。 協(xié)議攻擊的目的不是破壞水印信號，也不是通過全局或局部數(shù)據(jù)處理使得水印信號無法被檢測，而是設(shè)法將一副圖像中的水印“拷貝”到另一幅圖像中，從而使版權(quán)保護(hù)中表示身份的水印失信， Craver 等人首先提出協(xié)議攻擊的概念，他們引入可逆水印的概念并指出 對于版權(quán)保護(hù)來說，其水印必須是不可逆的，也就是說，對于非可逆水印來說應(yīng)該是不可能從含有非可逆水印 圖像中恢復(fù)出來的。這種攻擊算法往往會(huì) 破壞檢測器的同步性，這樣即使水印存在也無法檢測到。下面我們對一些典型的攻擊方法進(jìn)行分析 ： 移去攻擊的目的是從宿主圖像中完全去除加載 的水印，這類攻擊方法一般把水印信號看作是具有一定統(tǒng)計(jì)特性的噪聲，并且一般要估計(jì)出原始圖像數(shù)據(jù)。因而這些水印算法從原理上講在安全性和魯棒性上就有一定的缺陷，因?yàn)橐粋€(gè)攻擊者可以在不損害質(zhì)量的情況下將水印去掉。目前常用的方法有平面隱藏法和基于 DCT 或 DFT 的系數(shù)隱藏法。這類技術(shù)一般基于常用的圖象變換，基于局部或全部的變換，這些變換包括離散余弦變換（ DCT）、小波變換（ WT）、付氏