0 引言

近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及，各種信息與數(shù)據(jù)（如圖像、視頻、音頻等）在網(wǎng)絡(luò)上傳播，盜版現(xiàn)象嚴重。數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護與安全性受到人們的重視。與此同時，數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)運而生。

數(shù)字水印技術(shù)（digital watermarking）不同于以往的加密技術(shù)，是通過把數(shù)字、序列號、文字、圖像標志等各類能表示版權(quán)信息隱藏到宿主文件中，類似于自然界的保護色，巧妙的將自己進行偽裝，不易被敵人發(fā)現(xiàn)而被攻擊。因此從水印技術(shù)自身來說，它具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟價值。

1 數(shù)字水印性質(zhì)

對于基于圖像的數(shù)字水印，通常具有下列幾方面的性質(zhì)：

（1）魯棒性：又稱穩(wěn)健性，即非法用戶對圖像做一些無意修改和有針對性的惡意攻擊后，仍可提取出水印進行版權(quán)認證。

（2）透明性：又稱不可見性或不可感知性。顧名思義，在宿主圖像中嵌入標示版權(quán)的水印信息后，不會引起圖像質(zhì)量的失真和影響圖像的使用價值。對于使用者來說，是察覺不出圖片中嵌入水印信息的。

（3）安全性：水印算法有較強的抵抗人為攻擊的能力。也就是說，對于非授權(quán)用戶來說，水印信息是不易被閱讀、修改和偽造的。

2 國內(nèi)外水印研究的動態(tài)

圖像數(shù)字水印的魯棒性和透明性是矛盾的和相互制約的。數(shù)字水印技術(shù)的難點就是如何解決這一矛盾。因此，水印算法為了兼顧這兩方面的特征，在最大程度的滿足魯棒性的同時，兼顧透明性。

2.1 多重水印

目前，單一的水印嵌入圖像的方法已經(jīng)不能滿足版權(quán)認證的要求。因而，多重水印技術(shù)是根據(jù)多著作權(quán)或者產(chǎn)品在不同階段的版權(quán)認證的應(yīng)用需要，在數(shù)字產(chǎn)品中嵌入兩種或兩種以上的水印。文獻[1][2][3][4]是幾種典型的多重水印算法。文獻[1]提出了一種基于DCT域的多功能水印算法。首先定義了一個秘密通信協(xié)議，然后分別嵌入兩個水印。其中，魯棒水印用來確定圖像的版權(quán)認證，半脆弱水印是用來檢測宿主圖像是否被篡改。文獻[2]提出了一種基于小波包變換（WPT）和離散余弦變換（DCT）的雙水印算法。算法將原圖像做3級小波包分解后的低頻部分和高頻部分分別嵌入水印。低頻部分嵌入水印時，首先對宿主圖像的三級逼近子帶小波包系數(shù)做DCT變換，然后在DCT域幅值最大的前K個系數(shù)上嵌入整個水印序列，并保持其他DCT系數(shù)不變。高頻部分按跟分塊是否位紋理塊選擇子塊中幅值最大的系數(shù)嵌入一個水印值，直到嵌入整個水印序列嵌入水印。文獻[3]提出一種基于小波和混沌的多重水印零嵌入算法。該算法利用小波零樹結(jié)構(gòu)構(gòu)造匹配矩陣，然后用其加載已由混沌空域置亂的多重二值圖像水印。文獻[4]是針對多重數(shù)字水印的實際應(yīng)用，結(jié)合密碼學(xué)中的安全雙方計算協(xié)議和零知識證明協(xié)議，使用了一種動態(tài)多重數(shù)字水印的方法。其解決了多個作者無規(guī)律進入數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計時聯(lián)合水印的生成問題，并有效地保護了每位作者的身份信息，從而提高多重數(shù)字水印在實際應(yīng)用中的安全性和實用性。

2.2 零水印

零水印技術(shù)是一種新的數(shù)字水印技術(shù)。它不對原圖像數(shù)據(jù)進行修改，主要是對提取原始圖像的特征通過一定的加密技術(shù)形成水印，然后需要在第三方數(shù)據(jù)庫注冊該特征值在作為公證。由于零水印完全不破壞圖像的質(zhì)量，因此這種算法具有很強的不可見性和保密性。文獻[5]是一種基于小波變換的零水印。文中把置亂的水印和經(jīng)過小波變換的公開圖像的低頻頻帶的灰度值轉(zhuǎn)化為二進制整數(shù)，然后把這兩個二值圖像按位求反運算并按位異或運算。最后把運算結(jié)果進行加密處理，轉(zhuǎn)化為像素值保存為一幅圖像。文獻[6]提出了一種基于混沌陣列的魯棒零水印算法。首先構(gòu)造了一個混沌陣列，然后利用該混沌陣列來在圖像中尋找嵌入位置，得到該位置的像素值得最高有效位，在通過和水印信息的比較結(jié)果在混沌陣列中設(shè)置標志構(gòu)造出最終的水印陣列。文獻[7]以小波變換低頻子帶部分小波系數(shù)的特征，采用混沌法隨機抽取小波系數(shù)，提出了一種基于混沌調(diào)制的圖像零水印方法。

2.3 自適應(yīng)水印

自適應(yīng)水印法在數(shù)字水印中占有重要地位。文獻[8]提出了兩種基于多尺度形態(tài)分割的自適應(yīng)水印。一種是基于空間域的LSB水印算法，另一種是基于DWT域的水印算法。文中首先對宿主圖像進行形態(tài)學(xué)分割，使圖像分為不同的紋理區(qū)域。根據(jù)各個紋理區(qū)域紋理的不同分別用上述方法嵌入水印。文獻[9]介紹了一種利用小波包分解的特點并結(jié)合人類視覺的特性的一種自適應(yīng)水印算法。該方法主要思想是在將水印圖像的低頻部分根據(jù)原始圖像低頻部分子塊的紋理塊與否選擇絕對值最大的小波包系數(shù)用不同的強度嵌入水印低頻信息，水印圖像的高頻部分則是通過比較擇低頻頻帶的高頻區(qū)HL 2和高頻頻帶的低頻區(qū)GG2相同位置上的分塊能量大小，在能量大的塊中，選擇小波包系數(shù)絕對值最大的嵌入水?。ㄋ∏度胗玫氖且话惴椒ǎ?。該算法簡單，提高了水印嵌入容量，并結(jié)合了小波域低頻和高頻的特性提高了其魯棒性和不可見性。文獻[10]是通過對以前提出的人類視覺模型（HVS）的基本公式進行調(diào)制的一種水印方法。文中提出一種（RSCS）方法，用來選擇重要小波系數(shù)。通過一個門限把要嵌入水印的細節(jié)子帶轉(zhuǎn)化成{0，1}矩陣。用形態(tài)學(xué)濾波，保留相關(guān)系數(shù)，去除不相關(guān)系數(shù)。用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)進行膨脹來增加嵌入系數(shù)數(shù)量。選擇系數(shù)的方法結(jié)合了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)。為數(shù)字水印重要系數(shù)選擇提供了一種新的思路。

3 結(jié)束語

數(shù)字水印技術(shù)是一門新興的交叉學(xué)科，它涵蓋圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、處理技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、信息傳輸、信號檢測與估計、語音人眼視覺系統(tǒng)、通信與信息理論、編碼技術(shù)等多門學(xué)科知識。近年來，各國研究人員在其領(lǐng)域取得了重要的研究成果，但是目前為止，數(shù)字水印技術(shù)缺乏完整的理論體系支撐，評判標準不統(tǒng)一，仍然還有許多問題尚待解決。