邵景霞

1??數(shù)字水印的涵義和特點(diǎn)

數(shù)字水印是將一些標(biāo)識信息直接嵌入數(shù)字載體（多媒體、文檔、軟件等）當(dāng)中，用來標(biāo)識版權(quán)或用戶信息，且不影響原載體的使用價值，也不容易被探知和修改。數(shù)字水印技術(shù)是從信息隱藏技術(shù)發(fā)展而來的，是數(shù)字信號處理、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。隨著信息技術(shù)和因特網(wǎng)的快速發(fā)展，各種形式的多媒體數(shù)字作品紛紛以網(wǎng)絡(luò)形式發(fā)表，其版權(quán)保護(hù)成為一個迫切需要解決的問題。由于數(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，因此，現(xiàn)今已成為多媒體信息安全研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是信息隱藏技術(shù)研究領(lǐng)域的一個重要分支。該技術(shù)就是通過在原始數(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)。這種被嵌入的水印可以是一段文字、標(biāo)識、序列號等，它與原始數(shù)據(jù)緊密結(jié)合并隱藏其中，并且不破壞原數(shù)據(jù)使用價值。在數(shù)字水印系統(tǒng)中，隱藏信息一旦丟失，即意味著版權(quán)信息的丟失，從而就失去了版權(quán)保護(hù)的功能。因此，數(shù)字水印除了具備信息隱藏技術(shù)的一般特點(diǎn)外，還有著其固有特點(diǎn)，即較強(qiáng)的魯棒性、安全性和隱蔽性等。

1.1??魯棒性。是指不因圖像文件的某種改動而導(dǎo)致隱藏信息丟失的能力。也就是說，當(dāng)被保護(hù)的數(shù)據(jù)在經(jīng)過攻擊后，嵌入的水印信息仍能保持好的完整性并能以一定的正確概率被檢測到。這些可能的攻擊包括噪聲、濾波、剪切、旋轉(zhuǎn)和編碼等。在理論上任何水印都可以去掉，只要對水印的嵌入過程有足夠的了解，但是如果對水印的嵌入只是部分了解，任何破壞或消除水印的企圖勢必導(dǎo)致載體嚴(yán)重降質(zhì)而不可用。

1.2??隱藏性。也稱不可感知性，即對于不可見水印處理系統(tǒng)，數(shù)字水印的嵌入不應(yīng)使原始作品發(fā)生可以感知的變化，也不能使被保護(hù)數(shù)據(jù)在質(zhì)量上發(fā)生可以感覺到的失真。也就是水印在通常的視覺條件下應(yīng)該是不可見的，水印的存在不會影響作品的視覺效果。

1.3??安全性。指隱藏算法有較強(qiáng)的抗攻擊能力，即它必須能夠承受一定程度的人為攻擊，而使隱藏信息不被破壞，確保嵌入信息的保密性和較低的誤檢測率。換句話說，水印安全性就是未經(jīng)授權(quán)的使用者刪除、檢測估計(jì)、寫入或修改原始水印的不可能性。所有水印都包含一個水印嵌入系統(tǒng)和水印恢復(fù)系統(tǒng)。

數(shù)字水印有可見數(shù)字水印和不可見數(shù)字水印兩種類型?？梢娝【褪侨搜勰芸匆姷乃?，其表現(xiàn)形式就像在原數(shù)字圖像或音頻段上蓋上一個可見的郵戳，比如照片上標(biāo)記的拍照日期或電視頻道上的標(biāo)識等。不可見水印就是人類視覺系統(tǒng)難以感知的，也是當(dāng)前數(shù)字水印領(lǐng)域關(guān)注比較多的。不可見數(shù)字水印作為一段信息保存在原始數(shù)據(jù)或圖像上，從某種意義上來說，更有利于標(biāo)識作品的版權(quán)、所有者等方面的信息。

2??數(shù)字水印在數(shù)字檔案管理中的應(yīng)用

隨著數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字水印的應(yīng)用領(lǐng)域也得到了擴(kuò)展，數(shù)字水印的基本應(yīng)用領(lǐng)域是防偽溯源、版權(quán)保護(hù)、隱藏標(biāo)識、認(rèn)證和安全隱蔽通信等。在數(shù)字檔案管理中，為了確保檔案的真實(shí)性、可靠性，我們可以運(yùn)用數(shù)字水印技術(shù)對一些重要的檔案進(jìn)行加密，這樣人們就不能進(jìn)行偽造和非法獲取，確保檔案信息的安全。數(shù)字水印在數(shù)字檔案管理中的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

2.1??版權(quán)保護(hù)。即數(shù)字作品的所有者可用密鑰產(chǎn)生一個水印，并將其嵌入原始數(shù)據(jù)，然后公開發(fā)布其水印版本作品。當(dāng)該作品被盜版或出現(xiàn)版權(quán)糾紛時，所有者即可從盜版作品或水印版作品中獲取水印信號作為依據(jù)，從而保護(hù)所有者的權(quán)益。版權(quán)保護(hù)是當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，這種應(yīng)用要求其水印具有非常高的魯棒性。

2.2??加指紋。為了避免偽造信息的發(fā)行，出品人可以將不同用戶的ID或序列號作為不同的水?。ㄖ讣y）嵌入作品的合法拷貝中。一旦發(fā)現(xiàn)未經(jīng)授權(quán)的拷貝，就可以根據(jù)此拷貝所恢復(fù)出的指紋來確定它的來源。

2.3??標(biāo)題與注釋。即將數(shù)字檔案的標(biāo)題、注釋等內(nèi)容（如，一幅照片的拍攝時間和地點(diǎn)等）以水印形式嵌入其中，這種隱式注釋不需要額外的帶寬，且不易丟失。使用時更為方便，甚至注釋信息可以用于資源檢索。

2.4??篡改提示。當(dāng)檔案信息被用于法庭、醫(yī)學(xué)、新聞及商業(yè)時，常需確定它們的內(nèi)容是否被修改、偽造或特殊處理過。為此，可將原始圖像分成多個獨(dú)立塊，再將每個塊加入不同的水印。通過檢測每個數(shù)據(jù)塊中的水印信號，來確定作品的完整性。與其他水印不同的是，這類水印必須是脆弱的，并且檢測水印信號時，不需要原始數(shù)據(jù)。

2.5??使用控制。這種應(yīng)用的一個典型例子是DVD防拷貝系統(tǒng)，即將水印信息加入DVD數(shù)據(jù)中，這樣DVD播放機(jī)即可通過檢測DVD數(shù)據(jù)中的水印信息而判斷其合法性和可拷貝性，從而保護(hù)制造商的商業(yè)利益。利用這一特點(diǎn)，可以控制檔案信息只能在特定的機(jī)器上閱讀。

3??幾點(diǎn)思考

雖然近幾年數(shù)字水印技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多有效的水印方案，如，IBM公司在“數(shù)字圖書館”軟件中提供的數(shù)字水印功能;Adobe公司在其著名的Photoshop軟件中集成Digimarc公司數(shù)字水印插件等。但實(shí)事求是地說，目前數(shù)字水印產(chǎn)品在技術(shù)上還不夠成熟，很容易被破壞或破解，只有用于版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)入了初步實(shí)用化階段，距離真正的實(shí)用還有很長的路要走。筆者認(rèn)為，今后數(shù)字水印技術(shù)可能會在以下幾個方面得到更好的發(fā)展：新的水印方案能夠抵抗各種各樣的攻擊;對數(shù)字水印算法的性能評價有更標(biāo)準(zhǔn)的方法，可以預(yù)見數(shù)字水印技術(shù)將成為多媒體安全領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)。重點(diǎn)在于真?zhèn)舞b別、版權(quán)保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)自動驗(yàn)證等，并將與數(shù)據(jù)加密技術(shù)緊密結(jié)合，特別是健壯性和可證明性。水印的健壯性體現(xiàn)了水印在數(shù)字文件中的生存能力，當(dāng)前絕大多數(shù)水印算法雖具有一定的健壯性，但如果同時施加各種圖像攻擊，這些算法均會失效。如何尋找更加健壯的水印算法，是當(dāng)前亟待解決的問題。

檔案數(shù)字化工作是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，用數(shù)字水印對數(shù)字檔案產(chǎn)權(quán)和內(nèi)容進(jìn)行安全保護(hù)尚處于探討階段。如何把文本、圖像、音頻、視頻、三維模型的水印算法整合到一個系統(tǒng)下;怎樣充分發(fā)揮用于版權(quán)保護(hù)的認(rèn)證水印和用于內(nèi)容完整性控制的封條水印優(yōu)點(diǎn)，避免多重水印之間相互干擾等，都有待深入研究。