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1、3、数字水印基本原理信息隐藏与数字水印的关系n数字水印是广义信息隐藏的一个分支n实现数字版权管理（DRM）数字水印的提出n水印n存在于纸张、纸币中，用于标识真伪n数字水印n对数字产品标识真伪n数字图书馆、网络音频和视频、数字地图等数字水印的定义n数字水印是永久镶嵌在其他数据（宿主 数据）中具有可鉴别性的数字信号或模 式，并且不影响宿主数据的可用性 数字水印的特点n安全性n数字水印难以被发现、擦除、篡改或伪造， 同时，要有较低的虚警率n可证明性n数字水印应能为宿主数据的产品归属问题提 供完全和可靠的证据数字水印的特点n不可感知性n从感观上和统计上都不可感知n稳健性n数字水印应该难以被擦除，任何试
2、图完全破 坏水印的努力将对载体的质量产生严重破坏n好的水印算法应该对信号处理、几何变形、 恶意攻击等具有稳健性n脆弱性（完全脆弱性，半脆弱性）数字水印三要素n水印本身的结构n版权所有者、合法使用者等具体信息n伪随机序列n图标 n水印嵌入算法n水印检测算法 数字水印加载和检测流程水印加载模型n设 I 为数字图象，W 为水印信号，K 为 密钥，处理后的水印为n水印嵌入过程：设水印嵌入函数 E ，原 始图象 I 和水印 ，嵌入水印后的图 象为水印提取模型n水印提取过程：设水印提取函数 D ，水 印提取的两种形式：n提取原始水印：如文字、徽标n0-1判决：判定水印存在与否数字水印的分类n从载体上分类n
3、从外观上分类n从加载方式上分类n从检测方法上分类n从水印特性上分类n从使用目的上分类从载体上分类n图像水印n图像是使用最多的一种多媒体数据，也是 经常引起版权纠纷的一类载体 n彩色/灰度图像，卡通，设计图，二值图像（徽 标、文字），等n视频水印n保护视频产品和节目制作者的合法利益 n音频水印n保护MP3、CD、广播电台的节目内容等 从载体上分类n软件水印n是镶嵌在软件中的一些模块或数据，通过它们证 明该软件的版权所有者和合法使用者等信息 n软件水印分为静态水印和动态水印两类n静态水印：不依赖于软件的运行状态，可以在软件编制 时或编制完成后被直接加入n动态水印：依赖于软件的运行状态，通常时在一类
4、特殊 的输入下才会产生，水印的验证也是在特定的时机下才 能完成 n文档水印n确定文档数据的所有者从外观上分类n可见水印（可察觉水印）n如电视节目上的半透明标识，其目的在于 明确标识版权，防止非法的使用，虽然降 低了资料的商业价值，却无损于所有者的 使用 n不可见水印（不可察觉水印）n水印在视觉上不可见，目的是为了将来起 诉非法使用者。不可见水印往往用在商业 用的高质量图象上，而且往往配合数据解 密技术一同使用 从加载方式上分类n空间域水印nLSB方法n拼凑方法n文档结构微调方法 n变换域水印nDCT变换，小波变换，傅立叶变换，Fourier -Mellin变换或其它变换 从检测方法上分类n私有
5、水印和公开水印n私有水印（非盲水印）：水印检测时需要 原始载体n公开水印（盲水印）：水印检测时无需原 始载体n私钥水印和公钥水印n私钥水印：水印加载和检测使用同一密钥 n公钥水印：水印加载和检测使用不同的密 钥（同密码学中的公钥密码） 从水印特性上分类n健壮性数字水印n要求水印能够经受各种常用的操作，包括无意的或 恶意的处理n只要载体信号没有被破坏到不可使用的程度，都应 该能够检测出水印信息 n脆弱性数字水印（完全脆弱性/半脆弱性）n要求水印对载体的变化很敏感，根据水印的状态来 判断数据是否被篡改过n特点：载体数据经过很微小的处理后，水印就会被 改变或毁掉n主要用于完整性保护n与稳健性水印的要
6、求相反从使用目的上分类n版权标识水印n基于数据源的水印n水印信息标识作者、所有者、发行者、使 用者等，并携带有版权保护信息和认证信 息，用于发生版权纠纷时的版权认证，还 可用于隐藏标识、防拷贝 n数字指纹水印n基于数据目的的水印n包含关于本件产品的版权信息，以及购买 者的个人信息，可以用于防止数字产品的 非法拷贝和非法传播 数字水印的性能评价n不可感知性n对载体的破坏程度n主观评价n客观评价n水印容量、可感知性、健壮性三者之间 的平衡ITU-R Rec.500图像质量度量等级级别损 害质 量5 4 3 2 1不可察觉 可察觉，不让人厌烦 轻微的让人厌烦 让人厌烦 非常让人厌烦优 良 中 差 极
7、差客观失真度量差分失真度量平均绝对差分均方误差范数拉普拉斯均方误差信噪比峰值信噪比客观失真度量相关失真度量归一化互相关相关质量客观失真度量其它全局西格马信噪比其中，直方图相似性数字水印的应用n版权保护、数字指纹、认证和完整性校 验、内容标识和隐藏标识、使用控制、 内容保护、安全不可见通信等数字水印的应用n版权保护：表明对数字产品的所有权 n数字指纹：用于防止数字产品被非法复 制和散发n认证和完整性校验：验证数字内容未被 修改或假冒 n内容标识和隐藏标识：多媒体内容检索n使用控制：控制复制次数 n内容保护：保护内容不被滥用数字水印的研究方向n理论n数字水印模型、隐藏容量、抗攻击性能等n算法n研究具有更高性能的水印算法n标准n真正起到数字版权管理的作用，还需要完善 一系列的标准和协议信息隐藏与数字水印的区别信息隐藏数字水印用途用于保密通信用于版权标识前提一般不知有信息隐藏 （如果已怀疑有隐藏 信息，则已经不安全 ）可以公布有水印存 在主要攻击隐写分析（分析是否 正常载体）水印擦除主要考核透明性鲁棒性
