王亞東　許憲東

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，藝術(shù)品的信息交流變得日益便捷，藝術(shù)品的數(shù)字化存儲、傳播成為現(xiàn)實，為應(yīng)和數(shù)字化藝術(shù)品版權(quán)保護的需求以及應(yīng)對未授權(quán)使用所面臨的困難提供了新的要求，并越來越被人們所重視。但是，當前我國的數(shù)字化藝術(shù)品保護仍存在很多問題，嚴重阻礙我國數(shù)字化藝術(shù)品的發(fā)展與傳播。文章對我國數(shù)字化藝術(shù)品的現(xiàn)狀進行闡述，分析藝術(shù)品版權(quán)保護中存在的問題，并詳細設(shè)計了一套數(shù)字化藝術(shù)品保護軟件，實現(xiàn)了對數(shù)字化藝術(shù)品的不可見水印的添加和提取的功能，采用FDCT離散余弦變換作為實現(xiàn)的主要算法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化藝術(shù)品；版權(quán)；數(shù)字水印

中圖分類號：TP309 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）16-0089-02

Abstract： With the rapid development of the Internet， the information exchange of works of art becomes more and more convenient， and the digital storage and dissemination of works of art become a reality. In order to meet the needs of digital art copyright protection and to deal with the difficulties faced by unauthorized use of new requirements， and has been paid more and more attention. However， there are still many problems in the protection of digital works of art in our country， which seriously hinder the development and dissemination of digital works of art in our country. This paper expounds the present situation of digital works of art in China， analyzes the problems existing in the copyright protection of works of art， and designs a set of software for the protection of digital works of art in detail. The function of adding and extracting invisible watermark of digital art is realized， and the FDCT discrete cosine transform is used as the main algorithm.

Keywords： digital art； copyright； digital watermarking

1 概述

在當今互聯(lián)網(wǎng)+時代，人們普遍可以用計算機進行圖像的處理和儲存以及一些音頻、文本信息的制作。因為這些信息會很容易被復(fù)制、處理、傳播，所以對于作者版權(quán)的保護就顯得極其重要?，F(xiàn)如今，在防止數(shù)字產(chǎn)品（如電子出版物、音頻、圖像等）被侵權(quán)、盜版和任意改動的方式方法，已經(jīng)變成了一個日益嚴重的問題。

現(xiàn)在的許多的藝術(shù)作品都是以數(shù)字圖像的方式保存的，而數(shù)字圖像非常容易被復(fù)制、修改，所以在是否侵權(quán)的問題上很容易引起爭端，現(xiàn)如今各國的版權(quán)法都規(guī)定，在受版權(quán)法保護內(nèi)的作品必須具備的一個要求是：可以被一種有形的方法來復(fù)制，當一個數(shù)字藝術(shù)作品被轉(zhuǎn)化成了數(shù)字編碼的時候，也同樣屬于一種有形的方式，而且數(shù)字編碼的方式僅僅是把一個藝術(shù)作品數(shù)字化，也不會因此而喪失掉了其他的特性，只是換了一種保存的方式而已，所以，并不會影響到這個作品被保護的權(quán)利。

但是現(xiàn)在并沒有一些特別行之有效的方式，在這個維權(quán)困難的背景下，一個幫助數(shù)字化藝術(shù)作品確權(quán)的系統(tǒng)，就顯得十分有必要了。

2 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)的總體設(shè)計目標是建立一個基于WEB的數(shù)字化藝術(shù)品版權(quán)鑒別系統(tǒng)，主要功能是可以在已知圖像中加入、提取一個透明的、不可見的數(shù)字水印。在嵌入水印的圖像上經(jīng)過一些簡單的修改，不會影響水印的提取以及水印提取之后的質(zhì)量。此系統(tǒng)可以為一些需要版權(quán)、防偽等功能的數(shù)字化藝術(shù)品文件提供了防偽、確權(quán)的能力?？捎糜跀?shù)字化藝術(shù)品版權(quán)的保護。

2.1 設(shè)計思路

系統(tǒng)采用JSP+MYSQL技術(shù)，搭建基于WEB的數(shù)字化藝術(shù)品防偽檢測平臺，核心功能是透明數(shù)字水印技術(shù)，在已知的數(shù)字化藝術(shù)品圖像中嵌入一個預(yù)先設(shè)定好的數(shù)字簽名圖片來進行防偽認證、在版權(quán)糾紛時可提取數(shù)字化藝術(shù)品中的數(shù)字簽名水印來進行版權(quán)確認。并具有一定的魯棒性。

2.2 功能結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S模式。主要功能包括用戶申請、用戶登錄、定制專屬水印圖像、提交作品、數(shù)字水印嵌入、數(shù)字水印提?。ù_權(quán)）、用戶管理等模塊。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)采用的是FDCT變換法，采用DCT（Discrete Cosine Transform）變換。用二維離散余弦變換定義M×N矩陣的公式是：

在上面的公式里邊，f（m，n）這一項是M×N矩陣中坐標為（m，n）這個點上面的元素的原始值，F(xiàn)（u，v）這一項是這個點經(jīng)過離散余弦變換之后所對應(yīng)的那個值。

將經(jīng)過變換的值逆變換為點的公式為：

從上面的公式里面可以看出變化的只是一個系數(shù)，也就是坐標點的原始的值，因為圖片上有很多很多的像素點，所以，具體的點在不知道的情況下，非常難以確定，可以保證算法的安全性，也就保證了水印也就是隱藏信息的安全性以及不可復(fù)制性。

如果對一張圖像進行上面操作，那么上述算法的工作量會特別特別大，所以，根據(jù)算法的一些特性，采用一種快速的算法，即FDCT（快速離散余弦變換算法）。

快速離散余弦變換是通過線性變換、整數(shù)運算、使整個運算速度大大提高，滿足對圖像所要求的精度和速度，而且還比較容易實現(xiàn)。

圖像的魯棒性是指圖像在經(jīng)歷了各種信號處理或者各種攻擊后，依然具有一定的保真度。圖像還是可以辨別，失真不是很嚴重，抗攻擊能力強。數(shù)字化藝術(shù)品在遭受面目全非的攻擊后，喪失了原數(shù)字化藝術(shù)品的全部或大部分特征，即不涉及侵權(quán)問題。只有在受到部分或微小的變形后，依然保持著原圖片的絕大部分特征的情況下才涉及版權(quán)保護問題?？焖匐x散余弦變換算法在這種情況下具有良好的魯棒性，依然具有良好的確權(quán)能力。

3 系統(tǒng)測試

在系統(tǒng)測試中，我們采用標準的Lena256*256的彩色圖像來代表數(shù)字化藝術(shù)品。用一個16*16的黑白位圖來代表防偽標記。

圖1是采用FDCT后加入數(shù)字水印后的效果。左側(cè)為原始圖片即標準的Lena256*256的彩色圖像、右側(cè)為加入水印后的效果。從視覺角度看幾乎沒有區(qū)別。

圖2是采用數(shù)字水印提取技術(shù)對含有水印圖片進行水印提取后的效果。左側(cè)為含有水印的效果圖、右側(cè)為提取后的防偽標記位圖。防偽標記位圖清晰明確。

圖3是針對變形后的水印圖形進行提取的效果圖。左側(cè)為含有水印的圖像被惡意破壞后的效果圖、右側(cè)為提取后的防偽標記位圖?？梢钥闯龇纻螛擞浺廊豢勺R別。抗攻擊的魯棒性較好。

4 結(jié)束語

數(shù)字化藝術(shù)品保護軟件的核心是通過FDCT快速離散余弦變化算法實現(xiàn)的，此算法處理過的圖片魯棒性非常好，圖片經(jīng)過一些常見的處理之后可以相對完整的提取出隱藏的信息，并通過Struts2開源框架進行開發(fā)。可方便用戶對數(shù)字化藝術(shù)品進行數(shù)字簽名水印嵌入與確權(quán)，從技術(shù)上保證數(shù)字化藝術(shù)品的版權(quán)問題，具有一定的使用價值與現(xiàn)實意義。

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