信息隱藏技術(shù)-數(shù)字水印綜述課件

1、25（重慶郵電大學(xué)2014-2015學(xué)年第一學(xué)期）信息隱藏技術(shù) 課程期末大作業(yè) 學(xué)號(hào)： 2011211650 2011211651 姓名： 曾湘宇 黃明雄 班級(jí)： 0441102 成績(jī)?cè)u(píng)定： 數(shù)字水印技術(shù)綜述摘 要 現(xiàn)今數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，多媒體數(shù)字世界豐富多彩，數(shù)字產(chǎn)品幾乎影響到每一個(gè)人的日常生活。如何保護(hù)這些與我們息息相關(guān)的數(shù)字產(chǎn)品，如版權(quán)保護(hù)、信息安全、數(shù)據(jù)認(rèn)證以及訪(fǎng)問(wèn)控制等等，就被日益重視及變得迫切需要了。借鑒普通水印的含義和功用，人們采用類(lèi)似的概念保護(hù)諸如數(shù)字圖像、數(shù)字音樂(lè)這樣的多媒體數(shù)據(jù)，因此就產(chǎn)生了“數(shù)字水印”的概念。所謂“數(shù)字水印”是往多媒體數(shù)據(jù)中添加的某些數(shù)字信息，比如將在數(shù)碼相

2、片中添加攝制者的信息，在數(shù)字影碟中添加電影公司的信息等等。與普通水印的特性類(lèi)似，數(shù)字水印在多媒體數(shù)據(jù)中（如數(shù)碼相片）也幾乎是不可見(jiàn)的，也很難被破壞掉。因此數(shù)字水印在今天的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大有可為。 數(shù)字水印技術(shù)還有很多其它用途，并且其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。要完整地說(shuō)明數(shù)字水印應(yīng)用的未來(lái)還不可能，但是業(yè)界對(duì)數(shù)字水印技術(shù)在復(fù)制保護(hù)和紙質(zhì)媒介上的應(yīng)用有了越來(lái)越大的興趣，比如用比如水印技術(shù)保護(hù)鈔票、支票、發(fā)票等等。除了技術(shù)發(fā)展，市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和商業(yè)規(guī)劃也極為重要，并且需要有深度的分析與戰(zhàn)略計(jì)劃。技術(shù)推廣和普及也必不可少，以保證市場(chǎng)為接受數(shù)字水印技術(shù)做好準(zhǔn)備：關(guān)鍵詞：數(shù)字水印，水印攻擊，F(xiàn)CM算法，應(yīng)用，前

3、景目錄第一章前言21.1問(wèn)題背景21.2問(wèn)題分析21.3小組分工3第二章數(shù)字水印技術(shù)4 2.1為什么要用數(shù)字水印?42.3數(shù)字水印的起源62.3發(fā)展歷史62.4國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀72.5數(shù)字水印的概念72.6數(shù)字水印的要素82.7數(shù)字水印的優(yōu)點(diǎn)92.8數(shù)字水印的應(yīng)用10 2.8.1數(shù)字版權(quán)保護(hù)（DRM）10 2.8.2多媒體認(rèn)證和篡改檢測(cè)10 2.8.3數(shù)字指紋和盜版追蹤10 2.8.4拷貝控制和訪(fǎng)問(wèn)控制11 2.8.5廣播監(jiān)視11 2.8.6商務(wù)交易中的票據(jù)防偽、電子印章11 2.8.7隱蔽通信及其對(duì)抗12第三章常見(jiàn)的水印攻擊方法133.1基本攻擊133.2共謀攻擊133.3幾何攻擊133.4馬

4、賽克攻擊133.5解釋攻擊(又稱(chēng)IBM攻擊)143.6合法性攻擊14第四章 數(shù)字水印的算法154.1空間域水印算法154.2變換域水印算法154.3 NEC算法該算法164.4其他一些水印算法174.5一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字水印算法18第五章 總結(jié)與前景展望22總結(jié)22數(shù)字水印的未來(lái)22 參考文獻(xiàn)24第一章前言1.1問(wèn)題背景 信息革命使人類(lèi)的社會(huì)與生活產(chǎn)生了深刻的變化1顧洪峰.基于圖像特征的數(shù)字水印技術(shù)研究J，首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué).2006(5)。在信息社會(huì)中,數(shù)字媒體的爆炸式增長(zhǎng)帶給人們前所未有的享受與便利,但與此同時(shí),也帶來(lái)相當(dāng)多的挑戰(zhàn)。數(shù)字產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問(wèn)題尤為突出,使用加密、數(shù)字簽名等技術(shù)已經(jīng)不

5、能夠有效的解決這一問(wèn)題。人們?cè)谔綄ば路椒ǖ臅r(shí)候,一種新的技術(shù)數(shù)字水印應(yīng)運(yùn)而生,為數(shù)眾多的學(xué)者對(duì)數(shù)字水印技術(shù)傾注了大量的研究熱情,取得了豐碩的成果。數(shù)字水?。―igital Watermarking）技術(shù)是將一些標(biāo)識(shí)信息（即數(shù)字水?。┲苯忧度霐?shù)字載體中（包括多媒體、文檔、軟件等）或是間接表示（修改特定區(qū)域的結(jié)構(gòu)），且不影響原載體的使用價(jià)值，也不容易被探知和再次修改。但可以被生產(chǎn)方識(shí)別和辨認(rèn)。通過(guò)這些隱藏在載體中的信息，可以達(dá)到確認(rèn)內(nèi)容創(chuàng)建者、購(gòu)買(mǎi)者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。數(shù)字水印是保護(hù)信息安全、實(shí)現(xiàn)防偽溯源、版權(quán)保護(hù)的有效辦法，是信息隱藏技術(shù)研究領(lǐng)域的重要分支和研究方向。1.

6、2問(wèn)題分析：1) 多媒體數(shù)據(jù)的安全正在受到嚴(yán)重威脅l 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的普及和應(yīng)用l 無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)l 強(qiáng)大的多媒體編輯軟件2) 傳統(tǒng)的密碼學(xué)方法不足以保護(hù)多媒體數(shù)據(jù)l 數(shù)據(jù)一旦解密則不再有任何保護(hù)措施l 無(wú)法適應(yīng)多媒體數(shù)據(jù)文件格式的轉(zhuǎn)換音頻：MP3WAV圖像：JPEGBMP1.3小組分工：曾湘宇：主要負(fù)責(zé)論文的編輯，排版，數(shù)字水印圖像方面和算法方面的文獻(xiàn)資料以及文獻(xiàn)的標(biāo)注和心得體會(huì)的任務(wù)。黃明雄：主要負(fù)責(zé)再次修訂、矯正，數(shù)字水印應(yīng)用方面的文獻(xiàn)資料及標(biāo)注，共同完成心得體會(huì)。第二章數(shù)字水印技術(shù)用戶(hù)口令訪(fǎng)問(wèn)控制加密圖像2圖像庫(kù)圖像2密鑰圖像1解密圖像12.1為什么要用數(shù)字水印?圖像

7、3圖像3（含有水?。┌鏅?quán)信息嵌入水印圖像庫(kù)B 服務(wù)器端客戶(hù)端功能強(qiáng)大的編輯軟件圖像編輯是圖像處理的基礎(chǔ)，可以對(duì)各種圖像做各種變換如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、傾斜、鏡像、透視等。也可以進(jìn)行復(fù)制、祛除斑點(diǎn)、修補(bǔ)、修飾圖像的殘損等。圖像合成則是將幾幅圖像進(jìn)行圖層操作、工具應(yīng)用合成完整的、傳達(dá)明確意義的圖像。PS軟件提供的繪圖工具讓外來(lái)圖像與創(chuàng)意很好的融合，成為可能使圖像的合成天衣無(wú)縫。正是因?yàn)镻S軟件如此強(qiáng)大的圖像處理功能，使得其既可以成為創(chuàng)作作品的核心利器，也可以成為侵犯攝影作品和美術(shù)作品的重要幫兇。 2.2數(shù)字水印的起源也稱(chēng)為信息偽裝（Selenography）2李曉強(qiáng).數(shù)字水印技術(shù)簡(jiǎn)介D，上海大學(xué).2

8、005(4)，該單詞來(lái)源于古希臘，意思是將有用或重要的信息隱藏于其他信息里面以掩飾其他的存在，就是將秘密信息秘密地隱藏于另一非機(jī)密文件的內(nèi)容之中。古希臘的斯巴達(dá)人曾將軍事情報(bào)刻在普通的木板上，用石蠟填平，收信的一方只要用火烤熱木板，融化石蠟后就可以看到密信。使用最廣泛的方法是化學(xué)密寫(xiě)，如牛奶、白礬、果汁等都曾充當(dāng)過(guò)密寫(xiě)藥水的角色。大約700年前，在手工造紙技術(shù)中出現(xiàn)了紙張上的水印。2.3發(fā)展歷史數(shù)字水印技術(shù)是從信息隱藏技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，是數(shù)字信號(hào)處理，圖像處理，密碼學(xué)應(yīng)用，算法設(shè)計(jì)等學(xué)科的交叉領(lǐng)域。數(shù)字水印最早在1993年由Terkel等人提出，在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表題為“Electronic-w

9、atermark”的第一篇有關(guān)水印的文章3胡蓉,錢(qián)斌,張?jiān)粕?  一種基于SVD和PCA的數(shù)字圖像水印算法A. 第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集C. 2008，提出了數(shù)字水印的概念及可能的應(yīng)用，并針對(duì)灰度圖像提出了兩種向圖像最低有效位中嵌入水印的算法。1996年在英國(guó)劍橋牛頓研究所召開(kāi)了第一屆國(guó)際信息隱藏學(xué)術(shù)研討會(huì)，標(biāo)志著信息隱藏學(xué)的誕生。在我國(guó)，四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授、四川大學(xué)軟件學(xué)院教授委員會(huì)主任、成都宇飛信息工程有限公司首席專(zhuān)家李炳法也是從1993年即開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)20余年的數(shù)字水印教學(xué)與研發(fā)應(yīng)用工作，并在國(guó)內(nèi)外著名雜志如IEEE Transactions On Patter

10、n Analysis and Machine Intelligence、IEEE Transactions On Circuit-sand System、International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence和國(guó)際重大學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表數(shù)字水印學(xué)術(shù)論文百余篇，并主持研發(fā)成功了世界上第一個(gè)印刷打印數(shù)字水印軟件，是我國(guó)數(shù)字水印技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的先行者與奠基人。2.4國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀科研機(jī)構(gòu)國(guó)外：美國(guó)版權(quán)工作組、美國(guó)空軍研究院、美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室、麻省理工學(xué)院、伊利諾斯大學(xué)、明尼蘇達(dá)大學(xué)等；國(guó)內(nèi)；中國(guó)科學(xué)院、北京郵電大

11、學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、天津大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等。公司國(guó)外：IBM、微軟、朗訊公司貝爾實(shí)驗(yàn)室、Sony公司、NEC研究所及荷蘭飛利浦公司；國(guó)內(nèi)：上海阿須數(shù)碼技術(shù)有限公司、成都宇飛信息技術(shù)有限公司等。2.5數(shù)字水印的概念是指在數(shù)字媒體中嵌入與媒體的作者、版權(quán)和使用許可相關(guān)的信息。被嵌入的信息稱(chēng)為數(shù)字水印，它通常是不可察覺(jué)的，但通過(guò)一些計(jì)算操作可以被檢測(cè)或者被提取，用來(lái)證明宿主媒體的版權(quán)和所有者。也稱(chēng)為電子水印。在本質(zhì)上是在宿主數(shù)據(jù)（圖像、音頻、視頻）中嵌入第二個(gè)數(shù)據(jù)水印與宿主數(shù)據(jù)緊密結(jié)合并且隱藏其中，成為宿主不可分離的一部分，并可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)使用價(jià)

12、值或商用價(jià)值的操作而保存下來(lái)。 1. 原始宿主 2 加入水印后的圖像3 水印2.6數(shù)字水印的要素不可感知性 魯棒性 （穩(wěn)健性）當(dāng)含有水印的宿主數(shù)據(jù)遭受惡意攻擊但感知質(zhì)量沒(méi)有明顯下降時(shí)，要求水印仍然存在，即不能被移除或修改 水印的容量 安全性非授權(quán)的移除、非授權(quán)的檢測(cè)和非授權(quán)的嵌入 2.7數(shù)字水印的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字水印在近年來(lái)信息隱藏的研究中占據(jù)主要的位置4熊曉,數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用研究J,洛陽(yáng)理工學(xué)院.20095。數(shù)字水印技術(shù)通過(guò)一些算法，把重要的信息(可以是代表所有權(quán)的文字或ID(identifloation)、圖形圖像、音頻數(shù)據(jù)、隨機(jī)序列等)隱藏在圖像中，同時(shí)使圖像基本保持原狀(肉眼很難察覺(jué)變化)。

13、把版權(quán)信息通過(guò)數(shù)字水印技術(shù)加入圖像后，如果發(fā)現(xiàn)有人未經(jīng)許可而使用該圖像，可以通過(guò)軟件檢測(cè)圖像中隱藏的版權(quán)信息，來(lái)證明該圖像的版權(quán)。作為數(shù)字水印技術(shù)基本上應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足下面幾個(gè)方面的要求:(l) 安全性:數(shù)字水印的信息應(yīng)是安全的，難以篡改或偽造的，同時(shí)，應(yīng)當(dāng)有較低的誤檢測(cè)率，當(dāng)宿主內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)，數(shù)字水印應(yīng)當(dāng)發(fā)生變化，從而可以檢測(cè)原始數(shù)據(jù)的變更。(2) 透明性：嵌入的水印不能破壞數(shù)字產(chǎn)品的質(zhì)量，即在視覺(jué)上應(yīng)無(wú)法感到水印的存在。在一些文獻(xiàn)中有時(shí)也將透明性稱(chēng)為不可感知性，不可視性等。(3) 魯棒性(穩(wěn)健性):數(shù)字水印必須難以被除去，如果只知道部分?jǐn)?shù)字水印信息，那么試圖除去或破壞數(shù)字水印將導(dǎo)致嚴(yán)重降質(zhì)或不可

14、用。同時(shí)，數(shù)字水印在一般信號(hào)處理和幾何變換中應(yīng)具有穩(wěn)健性川水印容量:嵌入的水印信息必須足以表示多媒體內(nèi)容的創(chuàng)建者或所有者的標(biāo)志信息，或購(gòu)買(mǎi)者的序列號(hào)，這樣有利于解決版權(quán)糾紛，保護(hù)數(shù)字產(chǎn)權(quán)合法擁有者的利益。2.8數(shù)字水印的應(yīng)用2.8.1數(shù)字版權(quán)保護(hù)（DRM）其動(dòng)機(jī)是在數(shù)字作品中嵌入其來(lái)源以及所有權(quán)等信息，在所有權(quán)起爭(zhēng)執(zhí)時(shí)，版權(quán)所有者能從可能被壓縮或惡意攻擊后的數(shù)字作品中正確提取出水印信息，從而防止其他個(gè)人或團(tuán)體對(duì)該作品宣稱(chēng)擁有版權(quán)。世界第二大電子消費(fèi)品生產(chǎn)商索尼公司（Sony）譴責(zé)數(shù)字盜版，在2002年4月到6月的三個(gè)月中損失了1.6億美元的收入。數(shù)字作品（如電腦美術(shù)、掃描圖像、數(shù)字音樂(lè)、視頻、

15、三維動(dòng)畫(huà)）的版權(quán)保護(hù)是當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題。2.8.2多媒體認(rèn)證和篡改檢測(cè)在多媒體數(shù)據(jù)中事先嵌入完整性信息，然后在檢測(cè)時(shí)提取這個(gè)信息，用來(lái)確定宿主數(shù)據(jù)是否被修改過(guò)。密碼技術(shù)在多媒體數(shù)據(jù)認(rèn)證中有很多不足；數(shù)字水印在圖像認(rèn)證技術(shù)中的應(yīng)用；判斷出圖像是否被修改；將認(rèn)證數(shù)據(jù)和宿主數(shù)據(jù)集成在一起，而不是將認(rèn)證數(shù)據(jù)作為一個(gè)分來(lái)的數(shù)據(jù)文件，允許文件格式的轉(zhuǎn)換；定位出圖像被篡改的位置；區(qū)分改變內(nèi)容的篡改和不改變內(nèi)容的篡改。2.8.3數(shù)字指紋和盜版追蹤其目的是傳輸合法的接受者的（不是數(shù)據(jù)來(lái)源者的）信息，主要用來(lái)識(shí)別數(shù)據(jù)的單個(gè)發(fā)行拷貝。很想軟件產(chǎn)品的序列號(hào)，對(duì)監(jiān)控和跟蹤流通數(shù)據(jù)的非法拷貝非常有用。這一類(lèi)應(yīng)用在發(fā)行的每個(gè)

16、拷貝中嵌入不同的水印，通常稱(chēng)之為“數(shù)字指紋”。當(dāng)盜版發(fā)生時(shí)，可追蹤盜版的根源。2.8.4拷貝控制和訪(fǎng)問(wèn)控制 嵌入的水印包括特定的拷貝控制和訪(fǎng)問(wèn)控制策略。水印檢測(cè)器通常被集成在錄制/播放設(shè)備中，通過(guò)特定的硬件或軟件檢測(cè)是否符合控制策略，以啟動(dòng)或關(guān)閉錄制/播放模塊。DVD拷貝控制：不允許復(fù)制、復(fù)制一次、復(fù)制多次SDMI應(yīng)用程序 2.8.5廣播監(jiān)視電視廣告播放費(fèi)用極其昂貴；在商業(yè)廣告中嵌入水印后，可以使用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)商業(yè)廣告是否按照預(yù)定要求播放；廣播監(jiān)視系統(tǒng)不僅可以保護(hù)商業(yè)廣告而且可以保護(hù)有價(jià)值的電視節(jié)目。 數(shù)字電視。2.8.6商務(wù)交易中的票據(jù)防偽、電子印章 隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，特

17、別是精度超過(guò) 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。據(jù)美國(guó)官方報(bào)道，僅在1997年截獲的價(jià)值4000萬(wàn)美元的假鈔中，用高精度彩色打印機(jī)制造的小面額假鈔就占19，這個(gè)數(shù)字是1995年的9.05 倍。目前，美國(guó)、日本以及荷蘭都已開(kāi)始研究用于票據(jù)防偽的數(shù)字水印技術(shù)。上海阿須數(shù)碼技術(shù)有限公司（電子印章）。電子簽名法。2.8.7隱蔽通信及其對(duì)抗 提供了非密碼的安全途徑，更引發(fā)了信息戰(zhàn)尤其是網(wǎng)絡(luò)情報(bào)戰(zhàn)的革命，引起了許多國(guó)家的重視。 網(wǎng)絡(luò)情報(bào)戰(zhàn)是信息戰(zhàn)的重要組成部分，其核心內(nèi)容是利用公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保密數(shù)據(jù)傳送。迄今為止，學(xué)術(shù)界在這方面的研究

18、思路一直未能突破“文件加密”的思維模式，然而，經(jīng)過(guò)加密的文件往往是混亂無(wú)序的，容易引起攻擊者的注意。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得利用公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保密通信有了新的思路，利用數(shù)字化聲像信號(hào)相對(duì)于人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)冗余，可以進(jìn)行信息隱藏，從而實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。第三章常見(jiàn)的水印攻擊方法3.1基本攻擊信號(hào)去除攻擊中最簡(jiǎn)單的就是基本攻擊?；竟羰撬锌赡艿墓糁凶钇胀ǖ囊环N，通過(guò)對(duì)水印圖像進(jìn)行常規(guī)的圖像處理手段來(lái)達(dá)到移去嵌入的水印，這種攻擊對(duì)整個(gè)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，一些基本的圖像處理過(guò)程會(huì)降低水印的可檢測(cè)性，如:濾波、壓縮、均衡、替換、打印掃描等。這種簡(jiǎn)單的攻擊很容易實(shí)現(xiàn)，大量的圖像處理工具可以供水印攻擊者使用。

19、3.2共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(hào)版本，來(lái)生成一個(gè)近似的多媒體數(shù)據(jù)集合，以此來(lái)逼近和恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，其目的是使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法在這一近似的數(shù)據(jù)集合中，檢測(cè)出水印信號(hào)的存在，其最簡(jiǎn)單的一種實(shí)現(xiàn)就是平均法。3.3幾何攻擊幾何攻擊是一種大面積的攻擊而不是針對(duì)單個(gè)象素的行為，例如:裁剪、平移、縮放以及旋轉(zhuǎn)等。已有的大多數(shù)水印方案都容易受到哪怕是這些簡(jiǎn)單的行為的攻擊，為消除幾何攻擊的影響，要人為地對(duì)照標(biāo)注圖像與原始圖像對(duì)水印加以恢復(fù)。顯然，對(duì)于無(wú)法得到原始圖像的完全水印方案而言，這是不受歡迎的。另一類(lèi)幾何攻擊的一個(gè)例子用程序通過(guò)模擬打印和掃描而起作用，對(duì)大多數(shù)水印技術(shù)而言，該類(lèi)攻擊能夠

20、明顯地扭曲象素矩陣，擾亂水印方案。3.4馬賽克攻擊這種攻擊方法主要用于對(duì)付在Internet網(wǎng)上的盜版版權(quán)檢測(cè)系統(tǒng)。5陳小春,陳吉華,李少青,趙振宇,韓雨.  一種新的版圖數(shù)字水印方法A. 第十六屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第二屆微處理器技術(shù)論壇論文集C. 2012馬賽克攻擊的基本原理是這樣的，我們知道圖像越大越容易在其中嵌入一定量的比特信息，反過(guò)來(lái)圖像越小所能嵌入的信息越小，小到一定程度，就不能向其中嵌入信息了，不可能在一個(gè)象素上隱藏一個(gè)有意義的標(biāo)記。馬賽克攻擊就是利用這個(gè)原理，通過(guò)把一幅圖像分割成許多小的圖像塊，然后將小圖像拼湊成看起來(lái)整體效果和原圖一樣的圖像，使得水印檢測(cè)

21、器不能檢測(cè)到水印的存在。防御這種攻擊方法，是保證水印嵌入到尺寸足夠小的圖像中，使這種攻擊沒(méi)有多大的實(shí)際意義。3.5解釋攻擊(又稱(chēng)IBM攻擊)通過(guò)嵌入多個(gè)水印以造成水印聲明上的死鎖(Deadlock)，6胡蓉,錢(qián)斌,張?jiān)粕?  一種基于SVD和PCA的數(shù)字圖像水印算法A. 第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集C. 2008使所有者無(wú)法證明含有水印的數(shù)字圖像的所有權(quán)，即試圖通過(guò)偽造原始圖像和原始水印來(lái)迷惑版權(quán)保護(hù)，這是由美國(guó)IBM公司的水印技術(shù)研究小組針對(duì)可逆水印算法而提出來(lái)的一種水印攻擊方案，因而也稱(chēng)之為IBM水印攻擊方案。其基本思路為:設(shè)原始圖像為I，加入水印W后的圖像為I0=I

22、+W。攻擊時(shí)，攻擊者首先生成自己的水印w，然后逆加載在圖像I0上，利用圖像I0創(chuàng)建一個(gè)偽造的原圖IA=I0-W。此后，攻擊者可聲稱(chēng)他擁有I0的版權(quán)，因?yàn)楣粽呖衫闷鋫卧煸瓐DIA從水印圖像I0中檢測(cè)出其水印w，但原作者也能利用原圖從水印圖像中檢測(cè)出其水印W，這就產(chǎn)生無(wú)法分辨與解釋的情況。而防止這一攻擊的有效辦法有兩種:一種是在圖像中嵌入一個(gè)時(shí)間標(biāo)志(時(shí)間戳)，該時(shí)間標(biāo)志應(yīng)能夠被如公證機(jī)構(gòu)之類(lèi)的第三個(gè)可信的機(jī)構(gòu)所證明;另一種就是采用不可逆水印嵌入算法來(lái)避免。3.6合法性攻擊合法性攻擊主要利用法律上的一些條款的漏洞以達(dá)到攻擊的目的，7熊曉,數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用研究J,洛陽(yáng)理工學(xué)院.20095這種攻擊

23、與前面所說(shuō)的攻擊有很大的不同，超過(guò)了技術(shù)討論的范圍。不同國(guó)家對(duì)法律條款有不同解釋。合法性攻擊的一種情況是:在一個(gè)不遵守版權(quán)保護(hù)伯爾尼公約的國(guó)家里，盜版者可以建立他的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來(lái)發(fā)布有版權(quán)的圖像、音樂(lè)等。由于該國(guó)不提供依法處理此種行為的合法保障，我們就無(wú)法阻止這種“不合法”的發(fā)布行為。各種形式的知識(shí)產(chǎn)權(quán)都存在這樣的問(wèn)題，尤其是當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，使情況更加嚴(yán)重。第四章 數(shù)字水印的算法4.1空間域水印算法數(shù)字水印直接加載在原始數(shù)據(jù)上，還可以細(xì)分為如下幾種方法:最低有效位方法(LSB)，這是一種典型的空間域數(shù)據(jù)隱藏算法。該方法是利用原始數(shù)據(jù)的最低幾位來(lái)隱藏信息(具體取多少位,以人的聽(tīng)覺(jué)或視覺(jué)系統(tǒng)無(wú)法

24、察覺(jué)為準(zhǔn))。LSB方法的優(yōu)點(diǎn)是有較大的信息隱藏量，但采用此方法實(shí)現(xiàn)的數(shù)字水印是很脆弱的，無(wú)法經(jīng)受一些無(wú)損和有損的信息處理，而且如果確切地知道水印隱藏在幾位LSB中，數(shù)字水印很容易被擦除或繞過(guò)。Patchwork方法及紋理塊映射編碼方法這兩種方法都是Bender等提出的。Patchwork是一種基于統(tǒng)計(jì)的數(shù)字水印，其嵌入方法是任意選擇N對(duì)圖像點(diǎn)，在增加一點(diǎn)亮度的同時(shí)，降低另一點(diǎn)的亮度值。該算法的隱藏性較好，并且對(duì)有損的JPEG和濾波、壓縮和扭轉(zhuǎn)等操作具有抵抗能力，但僅適用于具有大量任意紋理區(qū)域的圖像，而且不能完全自動(dòng)完成。4.2變換域水印算法基于變換域的技術(shù)可以嵌入大量比特?cái)?shù)據(jù)而不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致可察

25、覺(jué)的缺陷，往往采用類(lèi)似擴(kuò)頻圖像的技術(shù)來(lái)隱藏?cái)?shù)字水印信息。這類(lèi)技術(shù)一般基于常用的圖像變換，基于局部或是全部的變換，這些變換包括離散余弦變換(DCT)、小波變換 (DWT)、傅氏變換(DFT或FFT)、8ORuanaidh J J K,Pereira S.A secure robust digital image watermark. Electronic Imaging: Processing, Printing and Publishing in Colour, SPIE Proceedings . 1998Slant變換以及哈達(dá)馬變換 (Hadamardtransform)、脊波變換（rid

26、gelet transform）等等。其中基于分塊的DCT是最常用的變換之一，現(xiàn)在所采用的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG也是基于分塊DCT的。最早的基于分塊DCT的一種數(shù)字水印技術(shù)方案是由一個(gè)密鑰隨機(jī)地選擇圖像的一些分塊,在頻域的中頻上稍稍改變一個(gè)三元組以隱藏二進(jìn)制序列信息。選擇在中頻分量編碼是因?yàn)樵诟哳l編碼易于被各種信號(hào)處理方法所破壞，而在低頻編碼則由于人的視覺(jué)對(duì)低頻分量很敏感，對(duì)低頻分量的改變易于被察覺(jué)。該數(shù)字水印算法對(duì)有損壓縮和低通濾波是穩(wěn)健的。另一種DCT數(shù)字水印算法是首先把圖像分成8×8的不重疊像素塊，在經(jīng)過(guò)分塊DCT變換后，即得到由DCT系數(shù)組成的頻率塊，然后隨機(jī)選取一些頻率塊

27、，將水印信號(hào)嵌入到由密鑰控制選擇的一些DCT系數(shù)中。該算法是通過(guò)對(duì)選定的DCT系數(shù)進(jìn)行微小變換以滿(mǎn)足特定的關(guān)系，以此來(lái)表示一個(gè)比特的信息。在水印信息提取時(shí)，則選取相同的DCT系數(shù)，并根據(jù)系數(shù)之間的關(guān)系抽取比特信息。9林軍海,唐向宏,何漲桔.  基于糾錯(cuò)編碼的空頻域結(jié)合的多功能水印研究A. 浙江省電子學(xué)會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集C. 2012除了上述有代表性的變換域算法外，還有一些變換域數(shù)字水印方法，它們當(dāng)中有相當(dāng)一部分都是上述算法的改進(jìn)及發(fā)展,這其中有代表性的算法是。這些方法是基于靜止圖像的DCT變換或小波變換，研究視覺(jué)模型模塊返回?cái)?shù)字水印應(yīng)加載在何處及每處可承受的JND(J

28、ust Noticeable Difference,恰好可察覺(jué)差別)的量值(加載數(shù)字水印的強(qiáng)度上限)，這種水印算法是自適應(yīng)的。4.3 NEC算法該算法該算法在數(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(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，該序列具有高斯N(0,1)分布，10席敏超； 袁開(kāi)國(guó)； 伍淳華； 基于DCT系數(shù)相對(duì)大小的數(shù)字圖像水印算法J,北京郵電大學(xué)信息安全中心,2012(12)密鑰一般由作者的標(biāo)識(shí)碼和圖像的哈希值組成，其次對(duì)圖像做DCT變換，最后用偽隨機(jī)高斯序列來(lái)調(diào)制(疊加)該圖像除直流分量外的1000個(gè)最大的DCT系數(shù)。該算法具有較強(qiáng)的魯棒性、安全性、透明性等。由于采用特殊的密鑰，故可

29、防止IBM攻擊，而且該算法還提出了增強(qiáng)水印魯棒性和抗攻擊算法的重要原則，即水印信號(hào)應(yīng)該嵌入源數(shù)據(jù)中對(duì)人感覺(jué)最重要的部分，這種水印信號(hào)由獨(dú)立同分布隨機(jī)實(shí)數(shù)序列構(gòu)成，且該實(shí)數(shù)序列應(yīng)具有高斯分布N(0,1)的特征。隨后Podilchuk等利用人類(lèi)視覺(jué)模型又對(duì)該算法進(jìn)行了改進(jìn)，從而提高了該算法的魯棒性、透明性等。4.4其他一些水印算法11熊曉,數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用研究J,洛陽(yáng)理工學(xué)院.20095近年來(lái)，利用混沌映射模型實(shí)現(xiàn)數(shù)字水印、保密通信等成為混沌應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。特別是自從Cox等借用通信技術(shù)中的擴(kuò)頻原理將水印信號(hào)嵌入到一些DCT變換系數(shù)或者多層分解的小波變換系數(shù)以來(lái)，人們已經(jīng)提出了一些混沌數(shù)字水印方

30、法。水印的嵌入與檢測(cè)是基于人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)(HVS)的亮度掩蔽特性和紋理掩蔽特性，折中水印的不可見(jiàn)性和魯棒性之間的矛盾。結(jié)果表明：該方法嵌入的水印具有不可見(jiàn)性和魯棒性，并且這種基于密鑰的混沌水印方法更好的抗破譯性能。目前比較流行的還有一種基于盲檢測(cè)的DWT算法，該算法首先對(duì)原始圖像進(jìn)行小波變換，根據(jù)人類(lèi)具有的視覺(jué)掩蔽特性對(duì)低頻分量進(jìn)行一定的量化，同時(shí)可不影響視覺(jué)效果，并對(duì)作為水印的圖像進(jìn)行壓縮和二值化處理，形成一維的二值序列，根據(jù)二值序列的值對(duì)上述量化后的原始信號(hào)的低頻分量進(jìn)行視覺(jué)閾值范圍內(nèi)允許的修改，從而實(shí)現(xiàn)水印的嵌入。12彭煜瑋,李曉梅,岳名亮,汪傳建,葛賀飛,彭智勇.  

31、珞印地理數(shù)據(jù)水印工具A. 第29屆中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（B輯）（NDBC2012）C. 2012水印提取過(guò)程是對(duì)含有水印的圖像進(jìn)行小波變換，對(duì)低頻分量同樣進(jìn)行量化處理，為了增大算法的安全性，可以對(duì)水印形成的二值（0,1）序列在嵌入前進(jìn)一步進(jìn)行偽隨機(jī)序列調(diào)制，相應(yīng)地在水印提取過(guò)程需要增加用偽隨機(jī)序列解調(diào)的步驟。這樣,不知道偽隨機(jī)序列的攻擊者即使推測(cè)出水印的嵌入規(guī)律，也無(wú)法提取水印，大大增加了水印系統(tǒng)的透明性和魯棒性。4.5一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字水印算法數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)：像素13席敏超； 袁開(kāi)國(guó)； 伍淳華； 基于DCT系數(shù)相對(duì)大小的數(shù)字圖像水印算法J,北京郵電大學(xué)信息安全中心,2012(12)1551

32、57156159158159160161162101110000嵌入水印的可能性：數(shù)字圖像中存在數(shù)據(jù)冗余14M.Barni，F(xiàn).Bartolini，V.etal，DCT一domainSystemforrobustimagewatermarking，SignalProeessing，1998LSB2=0LSB3=0LSB4=0原圖嵌入和提取算法1551561571581591601611621631640010110101查找表圖像155157156159158159160161162157158157159159161161161163含水印圖像101110000提取水印101110000水印

33、 第五章總結(jié)與前景展望總結(jié)本文綜述了數(shù)字水印技術(shù)，也通過(guò)CDKI，IEEE等學(xué)術(shù)性網(wǎng)站獲取了很多有關(guān)數(shù)字水印以及圖像處理方面的知識(shí)，對(duì)數(shù)字水印技術(shù)還有有了一定了解。并且有了一些自己的想法和體會(huì)。數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展雖然只有短短十幾年的時(shí)間，國(guó)際上卻己有許多家公司在研制自己的數(shù)字水印產(chǎn)品。我國(guó)在該領(lǐng)域的研究從跟蹤逐步轉(zhuǎn)向自主研發(fā)，許多大學(xué)和研究所開(kāi)展了這方面的研究。但水印技術(shù)在我國(guó)還是起步階段，還有很多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。隨著數(shù)字化產(chǎn)品在中國(guó)的普及，特別是Internet用戶(hù)的成倍增長(zhǎng)以及電子商務(wù)的加速發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)上直接銷(xiāo)售數(shù)字化產(chǎn)品將給商家?guī)?lái)極大的利益，也是中國(guó)產(chǎn)品走向世界的極佳途徑，但也給數(shù)字產(chǎn)品的加密和版權(quán)保護(hù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我們應(yīng)該抓住此機(jī)遇，研制出自己的數(shù)字水印產(chǎn)品，以適應(yīng)新