徐其江

摘 要 所謂數(shù)字水印，就是在數(shù)字媒體信息中添加某些數(shù)字信息，來保護(hù)數(shù)字媒體的版權(quán)，同時(shí)達(dá)到證明產(chǎn)品的真實(shí)可靠性和跟蹤盜版或者提供產(chǎn)品的附件信息的功能。同時(shí)數(shù)字水印要求水印信息嵌入在載體中，不影響原始文件的可觀性和完整性。

關(guān)鍵詞 數(shù)字水印 框架 版權(quán)

中圖分類號：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

數(shù)字水印可以從多方面進(jìn)行解釋。從通信角度來說，數(shù)字水印的嵌入過程類似于利用擴(kuò)頻通信技術(shù)在一個(gè)寬帶信道上傳輸一個(gè)窄帶信號。數(shù)字水印的提取過程類似于從一個(gè)有燥信道中提取出弱信號。

因?yàn)樗〖拜d體對象都具有一定能量，因此水印分布到載體任一頻率上的能量是不確定的。但是，一般而言，數(shù)字水印系統(tǒng)都包含水印嵌入器和水印檢測器。

水印嵌入器有兩個(gè)輸入量：

（1）載體信息。

（2）原始水印信息。

載體信息的作用是嵌入水印，而原始水印信息經(jīng)過處理后成為待嵌入水印，如圖1所示。

檢測器的輸入至少有一個(gè)量，即經(jīng)過傳輸之后的水印作品。在檢測器端一般有兩個(gè)操作：

（1）水印檢測，它用于判斷水印的存在與否；

（2）水印提取，它用于從含水印的載體中提取水印信息，如圖2所示。

水印系統(tǒng)的基本框架可以定義為六元體（X，W，K，G，E，D），其中

（1）X表示所要保護(hù)的數(shù)字產(chǎn)品的集合。

（2）W代表所有可能水印信號的集合。

（3）K是標(biāo)識碼，即水印密鑰的集合。

（4）G表示利用密鑰和待嵌入水印的共同生產(chǎn)水印的算法，即

（5）E表示將水印W嵌入數(shù)字產(chǎn)品X0中的嵌入算法，即

（6）D表示水印檢測算法，即

式中：H1和H2代表二值假設(shè)，分別表示水印的有無。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，一套完整的水印系統(tǒng)包括水印的生成、水印的嵌入、水印的提取與檢測三個(gè)過程。

（1）水印的生成

通常基于混沌系統(tǒng)或偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生水印信號。所產(chǎn)生的隨機(jī)信號W一般需要經(jīng)過處理才能嵌入到載體信號中。

（2）水印的嵌入

水印嵌入就是把水印信號W={w（k）}嵌入到原始產(chǎn)品中X0={x0（k）}中，一般的水印嵌入規(guī)則可描述為xw（k）=x0（k）h（k）w（k），其中為某種疊加操作，也可能包括合適的截?cái)嗖僮骰蛄炕僮?。H={h（k）}稱為d維的水印嵌入掩碼。其中聲音為1維，圖像為2維，視頻為3維，如圖3所示。

（3）水印的提取和檢測

水印的提取和檢測可以作用于任何產(chǎn)品，提取和檢測時(shí)可以需要原始產(chǎn)品的參與（即明水?。?，也可以不需要原始產(chǎn)品的參與（即盲水?。?。

圖4表示水印的提取流程，其中虛框部分表示在水印的判斷或提取過程中原始載體不是必須的。在脆弱性水印系統(tǒng)中，水印的作用是用來判定多媒體數(shù)據(jù)的完整性。在這種系統(tǒng)中，水印必須能夠精確的提取出來，然后通過與原始水印進(jìn)行完整性認(rèn)證來判定載體信息的損壞程度，并根據(jù)所提取出的水印損壞位置來修復(fù)載體信息的損壞位置。

圖5表示水印的檢測流程，這主要應(yīng)用在魯棒性水印中。魯棒性水印主要應(yīng)用在版權(quán)保護(hù)方面，因此載體信息會受到各種形式的惡意攻擊，同時(shí)原始水印也會遭到一定程度的破壞，這就需要對載體信息進(jìn)行水印檢測來判定版權(quán)。

以上即為對數(shù)字水印框架的綜合描述，通過對框架的研究，來達(dá)到版權(quán)保護(hù)的目的。endprint