广东工业大学
硕士学位论文
基于小波分析的音频数字水印技术研究
姓名：温洁嫦
申请学位级别：硕士
专业：软件工程
指导教师：凌捷;李伯基
20050501
摘要
随着多媒体技术及网络技术的飞速发展，人们对数字产品的获取极为迅捷方便，但是这些数字产品的原创者的版权与经济利益如何得到保障？数字产品是否安全、可信？围绕这一问题，近几年国际上提出了一种新的有效的数字产品版权保护和安全性维护的新技术——数字水印（Ｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋ）技术。
在数字产品中，音频数据产品的版权保护也显得越来越重要，因为随着数字化音像制品和音乐制品的大量制作与发行，一个令人关注的突出问题是网上下载音乐对传统ｃＤ业的邑大冲击。音频数字水印技术是一种在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术，通过在合法产品中嵌入水印，以达到阻止在非法装置上播放及控制复制的目的。
本文首先回顾了数字水印技术的发展历史，介绍了数字水印的一些基本问题，归纳了数字水印系统的基本框架。
然后重点分析了音频数字水印技术，按照“经典的音频数字水印技术”、“变换域的音频数字水印技术”和“压缩域的音频数字水印技术”这三大类进行了分析、对比和总结。
随后，介绍了小波变换思想，总结了小波变换域的音频数字水印方案，并提出了一种改进的基于小波变换的音频数字水印算法，该算法具有良好的鲁棒性，并且嵌入水印后的音频信号没有引起人耳所感知到的品质变化。算法能抵抗常见的信号处理和音频压缩编码。
沧文最后讨论了音频数字水印技术进一步的研究方向。
关键词：音频数字水印；小波变换；低频系数
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＤｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｒｃｏｂｔａｉｎｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅａｓｉｌｙａｎｄｃｏｎＶｅｎｉｅｎｔｌｙｗｉｍｔｈｅ
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第一章绪论
第一章绪论
１．１论文选题的背景和意义
随着Ｉｎｔｅｒｎｃｔ和信息技术的发展，越来越多的数字多媒体信息通过网络进行传播，与传统的模拟媒体相比，数字媒体产品的编辑、复制和传播都很方便，它一方面促进了社会的进步与发展，另一方面正是这些优点突出了版权问题。由于数字多媒体信息很容易被未经授权的用户复制，且采用传统密码方法并刁；能完全解决这一问题。数字水印技术正足一种应运而生的信息隐藏技术，它通过特定的水印算法把版权信息嵌入在数字产品中，被嵌入的可以是一段文字、标识、序列号等等，人们无法从表面上感知水印的存在，只有专用的检测仪器或计算机软件才可以检测出隐藏的数字水印，从而达到了保护数字作品的所有者利益的目的，并促进了数字产品的开发与使用。
在数字产品中，音频数据产品的版权保护也显得越来越重要，因为随着数字化音像制品和音乐制品的大量制作与发行，一个令人关注的突出问题是网上下载音乐对传统ｃＤ业的巨大冲击。网上公司提供压缩、转换和播放软件，使公众得以廉价或免费获得大量高质量音乐节目。这就迫使工业界、学术界联手寻求保护知识产权的有效方案，在合法产品中嵌入水印，以达到阻止在非法装置上播放及控制复制的目的。
１．２国内外研究现状
数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个崭新的方向，是一种可以在丌放的信息环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术。由于它是一种应用于开放信息环境中的多媒体数字产品的隐蔽技术，为解决版权保护、来源认证、篡改认证、网上发行、用户跟踪等一系列问题提供了一个全新的技术方案，因而在数字产品的知识产权保护、隐蔽标识、篡改提示、隐蔽通信和防伪等方面具有十分广阔的应用前景。目前国际上已支持或开展数字水印技术研究的机构既有政府部门，也有大学与知名企业，他们包括美国空军研究院、德国国家信息技术中心、日本ＮＴＴ信息与通信系统研究中心、麻省理工学院、贝尔实验室、荷兰菲利普公
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司等等。并且有些公司已经推出了数字水印的软件，如ＤｉｇｉｍａｒｃＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ等等㈣”。
早期的数字水印算法研究主要是集中在空间域上的，水印信息直接加载在图像数据上，这种方法的特点是抵抗图像的几何变形、噪声和图像压缩的能力较差。但空间域算法的计算速度快，隐藏的信息量大。
近期的研究主要集中在变换域（如离散傅立叶变换ＤＦＴ，离散余弦变换ＤｃＴ，离散小波变换ＤｗＴ）中实现。在变换域中嵌入水印，信号能量可以扩展到空间域所有像素上，有利于保证水印的不可见性，同时变换域的方法可以与现有的数据擅缩标准兼容，例如，基于ＤｃＴ的方法可以与ＪＰＥＧ雎缩方法兼容，基于ＤｗＴ的方法可以与ＪＰＥＧ２０００兼容等等。从目前的情况看，大多数的研究工作更关注变换域算法研究。
学术界对音频水印的研究也正在深入，最早的音频水印技术研究始于１９９６年，Ｂｅｎｄｅｒ等［３］提出了ＬｓＢ编码、回声编码、扩频编码和相位编码等四种算法，Ｂｏｎｅｙ等【４１将ｃｏｘ方案应用到音频信号中，取得了很好的实验结果。其后，又有研究者对上述几种算法进行了改进与完善，但现有技术离开真币有效保护知识产权的甘标仍有距离。音频水印技术存在的一个问题是嵌入信息量明显低于图像水印所能达到的水平，另外由于ＨＡｓ（人类听觉系统模型）远比ＨＶｓ（人类视觉系统模型）灵敏，在音频信号中嵌入微弱水印就有可能被感知。因此如何更充分地利用ＨＡｓ就成了改善水印隐蔽性与稳健性，增大嵌入强度和提高检测效率的一个关键，这也是目前音频水印技术研究的主要问题。
１．３本文的主要工作
数字水印技术的研究特点在于它横跨图像信息处理、多媒体技术、模式识别、密码学、数字通讯等多个领域。与密码学类似，数字水印也是一个对抗性的研究领域。正因为有水印攻击的存在，才有水印研究的不断深入。另外为了实现数字水印的标准化，必须对各种水印算法进行安全性测试。水印测试者既要熟悉水印算法也要熟悉水印攻击算法，而且还要从水印算法的理论入手进行水印信息量和鲁棒性的定量分析。
第一章绪论
目前，已有的一些研究算法和技术多是针对静止图像的，音频数字水印算法及技术的研究相对较少。
小波分析是近十几年来发展起来的新兴学科，它建立在调和分析和逼近论的基础Ｅ，结合了经典的傅立叶分析的优越性，与傅立叶变换相比较，它在时域与频域同时具有良好的局部化特征，被人们誉为数学显微镜吲。在理论与工程应用上，小波分析都取得了令人瞩目的成绩，并且还在进一步发展中。特别是在信号分析、图像处理、机械故障诊断以及天体力学等方面都已经取得了许多具有科学意义和实践价值的重要成果。
本文对音频数字水印技术进行了全面的研究。
第二章介绍了数字水印的基本特征、原理以及目前国内外的研究现状等基本问题，归纳了数字水印系统的基本框架，概括性地介绍了目前常见的数字水印算法。
第三章重点研究音频数字水印技术，介绍了人类听觉特性，音频数字水印的原理及要求，对音频水印技术进行回顾与分类总结，对比、分析现有的音频水印算法与技术，建立音频数字水印技术相关理论的知识框架。
第四章研究小波分析在数字水印技术中的应用，探讨音频领域中数字水印技术的相关理论基础。介绍了钮心忻等提出的著名的基于小波变换的音频数字水印隐藏与检测算法［６］，并提出了一种改进的基于小波变换的音频数字水印算法，进行了‘些测试与实验，改进后的算法具有良好的鲁棒性，并且嵌入水印后的音频信号没有引起人耳所感知到的品质变化。算法能抵抗常见的信号处理和音频压缩编码。
论文最后提出了进一步的研究方向。
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第二章数字水印技术
２．１数字水印的特点与分类
数字水印就是指嵌入到被保护对象（如静止图像、音频、视频）中的某些能够证明其版权归属的数字信息，可以是作者的姓名、序列号、公司标志等等。
数字水印技术有着其固有的特点与研究方法。例如，从信息安全保密角度而言，隐藏的信息如果被破坏掉，系统可以视为安全的，因为秘密信息并未泄漏，但是，在数字水印系统中，隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失，从而失去了版权保扩，的功能。因此数字水印系统必须具有较强的鲁棒性、安全性、透明性等特点‘７］：
１）透明性（隐藏性）：经过一系列隐藏处理，目标数据必须没有明显的降质现象，隐藏的数据无法人为的看见或听见。
２）鲁棒性：指抗拒各种处理操作和恶意攻击而不导致水印信息丢失的能力。所谓的操作包括：传输过程中的信道噪声、滤波、增强、有损压缩、几何变换、Ｄ／Ａ或Ａ／Ｄ转换等等。所谓的攻击包括：篡改、伪造、去除水印等等。数字水印起源于信息隐藏技术，这一点可以从它的隐藏性要求得到证实。
３）安全性：指将水印信息隐藏于目标数据的内容之内，而非文件头等处，防止因格式转换而遭到破坏。
４）无歧义性：恢复出的水印或水印判决的结果应该能够确定地表明所有权，不会发生多重所有权的纠纷。
５）通用性：好的水印算法适用于多种文件格式和媒体格式。通用性在某种程度上意味着易用性。
但数字水印技术并不等同于信息隐藏技术，两者的区别在于对鲁棒性的要求上。信息隐藏的鲁棒性要求可以降低，也就是说在数据经过改动后允许隐藏信息的丢失，信息隐藏主要是关注隐藏信息的检测，而数字水印主要关注被盗版者擦除的可能性。数字水印必须能在。。一定限度内承受各种攻击而留存下来，这样才能实现有意义的版权保护。
数字水印技术的分类方法有很多种，分类的出发点不同导致ｒ分类的不同，
４
第二章数字水印技术
它们之问既有联系又有区别。常见的分类方法有下列几种旧【９】［１０１：
１．按特性划分
按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印两种。鲁棒数字水印主要用于在数字作品中标识著作权信息，如作者、作品序号等等，它要求嵌入的水印能够承受各种常用的编辑处理；脆弱水印主要用于完整性保护，与鲁棒水印的要求相反，脆弱水印必须对信号的改动非常敏感，人们根据脆弱水印的状态就可以判断数据是否被篡改过。
２．按水印所附载的媒体划分
按水印所附载的媒体，可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印等等。随着数字技术的发展，会有更多类的数字媒体出现，同时也会产生相应的水印技术。
３．按检测过程划分
按水印的检测过程可以将数字水印划分为明文水印和盲水印。明文水印在检验过程中需要原始数据，而盲水印的检测只需要密钥，不需要原始数据。一般来说，明文水印的鲁捧性较强，但其应用受到存储成本的限制。
４．按内容划分
按数字水印的内容可以将数字水印分为有意义水印和无意义水印。有意义水印是指水印本身也是某个数字图像（如商标图案）或数字音频片段的编码；无意义水印则只对应于一个序列号。有意义水印的优势在于，如果由于受到攻击或其他原因致使解码后的水印破损，人们仍然可以通过视觉确认是否有水印。但对无意义水印来说，如果解码后的水印序列有若干码元错误，则只能通过统计决策来确定信号中是否含有水印。
５．按用途划分
不同的应用需求造就了不同的水印技术。按水印的用途，我们可以将数字水印划分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐藏标识水印。
票据防伪水印是一类比较特殊的水印，主要用于打印票据和电子票据的防
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伪。一般来说，伪币的制造者不可能对票据图像进行过多的修改，所以，诸如尺度变换等信号编辑操作是不用考虑的。但另一方面，人们必须考虑到票据破损、图像模糊等情形，而且考虑到快速检测的要求，用于票据防伪的数字水印算法不能太复杂。
版权标识水印是目前研究得最多的一类数字水印技术。数字作品既是商品又是知识作品，这种双重性决定了版权标识水印主要强调隐蔽性和鲁棒性，而对数据量的要求相对较小。
篡改提示水印是一种脆弱水印，其目的是标识宿主信号的完整性和真实性。
隐蔽标识水印的目的是将保密数据的重要标注隐藏起来，限制非法用户对保密数据的使用。
６．按水印隐藏的位置划分
按数字水印隐藏的位置划分，我们可以将其分为空（时）间域数字水印、变换域数字水印。
空（时）间域数字水印是直接的信号空间上叠加水印信息，而变换域数字水印则是在ＤｃＴ变换域、小波变换域上叠加水印。
随着数字水印技术的发展，各种水印算法层出不穷，水印的隐藏位置也不再局限于以上几种。应该说，只要构成一种信号变换，就能在其变换空间隐藏水印。
２２数字水印的原理
２，２．１数字水印的基本框架
从图像处理的角度来看，嵌入水印信号可以视为在强背景下叠加一个弱信号，只要叠加的水印信号强度低于ＨＶｓ（人类视觉系统）的对比门限，Ｈｖｓ就无法感到信号的存在。对比度门限受视觉系统空间、时间和频率特性的影响。因此，通过对原始图像做一定的调整，有可能在不改变视觉效果的情况下嵌入一掌信息。从数字通信的角度看，水印可理解为在一个宽带信道（载体图像）上用扩频技术传输一个窄带信号（水印信号）。尽管水印信号具有一定的能量，但分布到信道中任一频率上的能量是难以检测到的。水印的检测就相当于是一个有噪声信
６
第二章数字水印技术
道中弱信号的检测问题。
以下以数字水印在多媒体数字产品的版权保护中的应用为倒，介绍数字水印的基本框架。尽管数字水印有多种形式，我们可以将水印信号统一表示成
∥＝｛国（七）ｌ国（七）∈ｕ，戽∈矿。）
其中缈“表示水印域，Ｕ是水印信号空问，ｄ＝１，２，３分别对应声音、静态图像和视频水印。水印信号可以是二进制形式或高斯噪声形式或者本身也是一幅图像，其幅值相对要保护的数字产品的幅值而言应该是很小的。∥有时被称为原始水印，以区别于可能在嵌入的过程中变换后的水印。
通用水印框架（Ｇ形Ｆ）可用六元组（ｘ，形，Ｋ，Ｇ，孝，Ｄ）表示“”，其中：（１）盖表示要被保护的数字产品的集合。
（２）∥是水印信号集合。
（３）《是水印密钥空间。
（４）Ｇ表示用菜密钥与要加入水印的数字产品产生的水印生成算法。
（５）｛是在数字产品中加入水印的水印嵌入算法。
（６）Ｄ表示水印检测算法，即
Ｄ：ＸｘＫ—手Ｗ
其中Ｘ为待检测数字产品，Ｋ为水印检测密钥，形为提取出的水印信号。有时水印检测的结果并不是提取出水印信号，而是一个判定水印是否存在的二值决策，即。ｃｘ，Ｋ，＝｛三篇
这种方法通过提取出的水印与原始水印的相关性检测确定水印的存在与否，这种方法是创建有效水印框架的一种简便方法。
２．２．２水印的嵌入过程
嵌入算法需考虑水印的不可知觉性和鲁棒性。有两种常用的水印嵌入公式ｖ？＝ｖｌ＋ｏＩ∞ｌ
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ｖｆ”＝Ｖ。（１＋嘲）
其中，ｖ，，ｖ；…分别表示载体图像象素和嵌入水印的图像象素；ｑ为水印分量，口为强度因予。为了保证在不可见的前提下，尽可能提高嵌入水印的强度，口的选择必须考虑图像的性质和视觉系统的特性。
２．２。３水印的检测
通常水印检测的第一步是水印提取，然后是水印判决。水印判决的通常做法是相关性检测。选择一个相关性判决标准，计算提出的水印与指定的水印的相关值，如果相关值足够高，则可以基本判定被检测数据中含有水印。
水印检测算法应该具有良好的可靠性和计算效率。水印检测可能会发生两类错误：
Ｉ类错误：数据中不存在水印，检测结果为存在水印（正向错误）
ＩＩ类错误：数据中存在水印，检测结果为不存在水印（反向错误）
上述错误发生的概率分别称为虚警概率和漏报概率。一般说来，当虚警概率变得很小时，漏报概率会相应变大，反之亦然。在实际的水印应用中，更应注重对虚警概率的控制。
２３典型的数字水印算法
２．３．１空间域水印算法
空间域算法包括文本水印算法、ｓｃｈｙｎｄｅｌ算法和Ｐａｔｃｈｗｏｒｋ算法等。其中ｓｃｈｙｎｄｅｌ算法［１２１被认为是一篇具有历史价值的文献，它是第一篇在主要会议上发表的关于数字水印的文章，文章阐明了一些关于水印的重要概念和鲁棒水印检测的通用方法，此算法首先把一个密钥输入一个ｍ序列发生器来产生水印信号，然后此ｍ一序列被重新排列成２维水印信号，并按象素点逐一插入到原始图像象素值的最低位。由于水印信号被安排在最低位上，它是不可见的，基于同样的原因，它可以轻易地被移去，因此鲁棒性较差。
Ｂｅｎｄｅｒ等描述了几种文本数据的水印方法”】。它们主要是通过轻微改变字
第二章数字水印技术
符间距，行间距或者增加、删除字符特征如底纹线等方法来嵌入水印。Ｂｅｂｄｅｒ同时指出，这些方法无法抵御攻击。攻击者通过把字符间距、行间距进行随机化处理而破坏水印。一般说来，文本数据很难通过基于叠加噪声方法来嵌入信息，因为ｏｃＲ（０ｐｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｔｅｃｈｎ０１０９ｙ）技术可以消除它们。另外的途径是在符号级或语义级加入水印。例如，可以用ｂｉｇ代替文本中的ｌａｒｇｅ，不过这种方法仍然不能有效地抵御攻击。
１９９５年，Ｂｅｎｃｈ‘”１提出了Ｐａｔｃｈｗｏｒｋ算法。Ｐａｔｃｈｗｏｒｋ一词原指用各种颜色和形状的碎布片拼接而成的布料，它形象地表达了Ｐａｔｃｈｗｏｒｋ算法的基本思想。这是一种改变图像数据统计特征的方法。
ＰａｔｃｈＷｏ“算法可叙述如下：
假设算法针对２５６级线性量化系统，初值为０，所有亮度等级均匀分布，各采样点互相独立。
在图像中随机地取两点Ａ和Ｂ，令Ａ的亮度为ａ，Ｂ的亮度为ｂ，显然ｓ＝ａ＿ｂ的期望值为ｏ，但这并不能表示在某一特定条件下ｓ究竟取值多少。ｓ的方差盯？则是反映其样本围绕其期望值变化的紧密情况。因为ａ抽是相互独立的，可以用下面的公式来计算：
，’１
ｏ：＝ｏ：＋ｏ；
于是有
ｃｒ２ｓ珐譬笋枷ｓｓ，
从而ｓ的标准差为盯。＝１０４，如果将这个过程重复ｎ次，则可定义为
ｓ。＝∑ｓ；＝∑（ａ，一包）
ｓ。的期望值为ｏ，方差为，２×盯；，标准差为√胛×吒，对一幅图像按上述方法计算Ｓ。。。ｏ，如果其偏差高于标准方差，则可以确定这很大程度上并非偶然。事实上，当ｎ足够大时，最将呈高斯分布，使得依据偏离值吼的少数几倍值即可高置信度的指明其“已经过编码”，即给定的图像已经经过了修改。
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水印的嵌入过程包括四步：
１）需要利用一个密钥Ｋ和伪随机数发生器来选择数据对（ｄ，，６Ｊ），该密钥和随机数发生器的模型仅为收发双方拥有，解码器要和编码器相同的位置
来选择数据对。
２）将口．处的亮度值提高Ｊ，一般为２５６的１％到５％之间。
３）将６，处的亮度值降低同样的亮度万。
４）将前三步重复ｎ次（典型值约１００００）。
这种方法的嵌入码较低，而且对窜谋攻击的抵抗力较弱。
２．３．２变换域水印算法
与空间域水印相比，变换域水印鲁棒性更强且与常见的图像压缩标准兼容，因而得到了更广泛的重视。Ｋｏｃｈ等人较早研究了ＤｃＴ域图像水印方法。在Ｂｏｒｓ和Ｐｉｔａｓ提出的方法［１４］［１５】中，首先将图像分成８×８的块，根据高斯网络分类器决策选出特定的块。然后利用一个线性ＤｃＴ约束或环形ＤｃＴ检测域对中频段ＤｃＴ系数进行变换，以传输水印信息。
第一种方法中线性约束定义为
Ｙ＝Ｆ?Ｑ
Ｆ是经过修改的ＤｃＴ系数向量，Ｑ是由水印提供的权重向量。根据最小二乘算法改变ＤｃＴ系数。
第二种算法中定义了一些包含ＤｃＴ频率系数的圆域，然后根据下式对选定的频率进行量化：
护一刚２＝母舻一盯
这里Ｑ是由水印提供的系数向量集合。在水印的恢复过程中，要对所有的块验证其ＤｃＴ系数约束和位置约束。
通过对ＤｃＴ块进行频率掩蔽，ｓｗａｎｓｏｎ等人也提出了一种ＤｃＴ域的水印技术Ⅲ１。输入图像被分为若干方块，对这些方块进行计算，由于掩蔽栅格可提高
１０
第一章数字水印技术
掩蔽频率附近的信号栅格的可视阀值，对每一个ＤＣＴ块计算它的频率掩蔽。通过对最大长度的伪随机信号进行ＤＣＴ变换，对可见的掩蔽进行放缩和处理，然后将这一水印加入到相应的ＤＣＴ块中，并通过空间掩蔽来验证水印是否不可见，并控制缩放因子。水印的测试需要原始图像以及原始水印，并利用假设检验。该文作者指出该方法对ＪＰＥＧ压缩，噪声和剪切都有很好的鲁棒性。
在给定敏感指数的局部感知分类器基础上，Ｔａｏ和Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ提出一种自适应的ＤＣＴ域水印技术。将水印嵌入到交流ＤｃＴ系数中，根据默认的ＪＰＥＧ压缩格式表，选择合适的系数，使量化的单位最小，并按下式对选择的系数作修改：
主硝…出…初㈤譬】
ｘｆ＝ｘｆ＋ｍａｘ［ｘｆ口搠，Ｊ初＠１）：；生】
其中，＆★是当前块的噪声敏感指数，Ｂ是石，的量化单位，５≤是≤６，需要注意的是水印信号不是随机产生的。通过利用Ｈｖｓ的掩蔽效应，我们可用不同的方法来确定噪声的灵敏度。作者提出…种局部分类法，它可将每个块归结到６个可感知类中去。分类算法利用了ＨＶｓ的亮度掩蔽，边缘掩蔽和纹理掩蔽效应。按对噪声的灵敏度高低，６个町感知类型依次为：边缘的、均匀的、低灵敏度的、较忙的、忙的和非常忙的。相应的每个可察觉类有一个噪声灵敏度指数。水印的恢复同样是利用假设检验，并且需要原始图像和水印。
Ｐｏｄｉｌｃｈｕｋ提出了可感知水印的方法㈣。他利用可感知的偏差的极值（ＪＮＤ）来决定与图像相关的水印调制掩蔽。在ＤＣＴ域或小波变换域将水印调制到变换域系数，过程如下：
ｒ。ｈ。＋舢叫×％，ｖ，Ｌ，，＞。刀仞Ⅲ
１¨一１毛∥如Ｐ
其中，。是原始图像的变换系数，％．。：是水印的值，崛。是根据视觉模型计算得到的可感知偏差极值。对于ＤｃＴ系数，Ｐｏｄｉｌｃｈｕｋ建议使用ｗａｓｔｏｎ定义的感知模型。该模型利用频率的亮度敏感性和局部对比度屏蔽，对每个８×８ＤｃＴ块提供了图像相关的掩蔽阀值。根据原始图像与待测图像间的偏差和水印序列的相关性，可进行水印检测。即将最大的相关值和给定的阀值相比较，以确定图像中是否包含水印。实验证明上述水印方案对ＪＰＥＧ压缩、剪切、放缩、附加噪声等都具有良好的鲁棒性。
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在下一章中，将对变换域的音频数字水印技术进行详细的探讨。
２４数字水印的攻击分析
与密码学相类似，数字水印也是一个对抗性的研究领域。正因为有水印攻击的存在，才有水印研究的不断深入。另外，为了实现数字水印的标准化，必须对各种水印算法进行安全性测试。水印测试者既要熟悉水印算法也要熟悉水印攻击算法，而且还要从水印算法的理论入手进行水印信息量和鲁棒性的定量分析。水印攻击分主动攻击和被动攻击。主动攻击的目的不是破坏数字水印，而是篡改或破坏水印，使合法用户也不能读取水印信息，而被动攻击则试图破解水印算法。
到目前为止，还没有一个算法能够真正经得住所有的攻击。在互联网上可以轻易获得一些可以攻击目前的商用水印系统的软件，如ｓｔｉｒＭａｒｋ和ｕｎｚｉｇｎ。攻击分析的目的就在于找出现有系统的弱点及其易受攻击的原因，然后加以改进。这就象传统密码学所经历的加密一解密的否定之否定螺旋式提高一样。下面列出几种常见的攻击方式：
１．鲁棒性攻击
鲁棒性攻击（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓａｔｔａｃｋｓ）是指在不损害图像使用价值前提下减弱、移去或破坏水印。它包括常见的各种信号处理操作，如图像压缩、线性或非线性滤波、叠加噪声、图像量化与增强、图像裁剪、几何失真、模拟／数字转换等等。２．Ｉ踟攻击
这是针对可逆、非盲（ｎｏｎ—ｏｂｌｉｖｉｏｕｓ）水印算法进行的攻击。其原理为：设原始图像为Ｉ，加入水印睨的图像为Ｌ＝，＋吸，攻击者首先生成自己的水印％，然后生成一个伪造的原图，，＝，一吩，此后攻击者可声称他拥有，。的版权，因为攻击者可以利用其伪造原图从，。中提取水印Ⅳ０，但原图作者也能利用原图从伪造原图Ｊ，，中提取水印吸。这样将会出现无法分辨和解释的情况。防止这一攻击的有效方法是研究不可逆水印嵌入算法。
３．ＳｔｉｎＩａｒｋ攻击
第二章数字水印技术
ｓｔｉｒＭａｒｋ是英国剑桥大学开发的水印攻击软件，它采用软件方法，实现对水印载体的各种攻击，从而在水印载体图像中形成一定的误差，一般以水印检测器能否从遭受攻击的水印载体中提取／检测出水印作为平定水印算法攻击能力的依据。ｓｔｉｒＭａｒｋ可以以几乎难以察觉的轻微程度对图像进行拉伸、剪切、旋转等几何操作来对水印载体图像进行攻击。
４．马赛克攻击
马赛克攻击的方式是将图像分解成为许多小图像，然后将每个小图像放在ＨＴＭＬ页面上拼凑成一个完整的图像。一般的ｗｅｂ浏览器都可以在组织这些图像时在图像中间不留任何空隙，并且使效果看起来和原图一模一样，从而使探测器无法检验到水印。这种方法的弱点是一旦图像的尺寸较小时，工作将会非常烦琐。５．串谋攻击
所谓串谋攻击就是利用同一原始多媒体数据集合的不同水印信号版本，来生成一个近似的多媒体数据集合，以此来逼近和恢复原始数据，其目的是使检测系统无法在这一近似的数据集合中检测出水印信号的存在。
６．跳跃攻击
跳跃攻击主要用于对音频信号数字水印系统的攻击，其一般实现方法是在音频信号上加入一个跳跃信号，即首先将信号数据分成５００个采样点为一个单位的数据块，然后在每一数据块中随机复制或删除一个采样点，来得到４９９或者５０１个采样点的数据，然后将数据块按原来顺序重新组合起来。实验表明，这种改变对数据的改变几乎感觉不到，但却可以非常有效地阻止水印信号的检测，以达到难以检测水印信号的目的。类似的方法也可以用来攻击图像数据的数字水印系统，其实现方法也非常简单，只要随机地删除一定数量的象素列，然后用另外的象素补齐即可，这种方法虽然简单，但却可以有效地破坏水印信号的检测。７．法学攻击
这种方法与前面几种方法截然不同，我们知道，一旦上了法庭，事情就远不受技术上的限制了，例如：现有的或将有的关于版权及数字信息所有权的法律，不同法庭对于法律条款的不同解释，原告与被告的信誉，攻击者质疑水印方案的
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能力，等等一切因素都将有影响。因此理解和研究法学攻击的难度决不亚于对技术攻击方法的理解和研究。
２．５数字水印的应用前景
多媒体技术的乜速发展和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的普及带来了一系列政治、经济、军事和文化问题，产生了许多新的研究热点，数字水印的应用前景主要在以下几个引起普遍关注的方面：
１．数字作品的知识产权保护
数字作品（如电脑美术、扫描图像、数字音乐、视频、三维动画）的版权保护是当前的热点问题。由于数字作品的拷贝、修改非常容易，而且可以做到与原作完全相同，所以原创者不得不采用一些严重损害作品质量的方法来加上版权标志，而这种明显可见的标志很容易被篡改。
数字水印利用数据隐藏原理使版权标志不可见或不可听，既不损害原作品，又达到版权保护的目的。目前，用于版权保护的数字水印技术已进入了初步实用化阶段，ＩＢＭ公司在其“数字图书馆”软件中就采用了数字水印功能，Ａｄｏｂｅ公司也在其著名软件Ｐｈｏｔ。ｓｈｏｐ中集成了Ｄｉｇｉｍａｒｃ公司的数字水印插件。然而实事求是地说，目前市场上的数字水印产品在技术上还不成熟，很容易被破解，距离真正的使用还有很长的路要走。
２．商务交易中的票据防伪
随着高质量图像输入输出设备的发展，特别是精度超过１２００ｄｐｉ的彩色喷墨、激光打印机和高精度彩色复印机的出现，使得货币、支票以及其他的票据的伪造变得更加容易。
据美国官方报道，仅在１９９７年截获的价值４０００力－美元的假钞中，用高精度彩色打印机制造的小面额假钞就占１９％。目前，美国，日本以及荷兰等国都已丌始研究用于票据防伪的数字水印技术。
另一方面，在从传统的商务向电子商务转化的过程中，会出现大量过渡性的电子文件，如各种纸质票据的扫描图像等。即使在网络安全技术成熟以后，各种电子票据也还需要一些非密码认证的方式。数字水印技术可以为各种票据提供不
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第一章数字水印技术
呵见的认证标志，从而大大提高了伪造的难度。
３．数据的隐藏标识和篡改提示
有时侯数据的标识信息往往比数据本身更具有保密价值，如遥感图像的拍摄日期、经／纬度等等。没有标识的信息有时侯甚至无法使用。数字水印提供了一种隐藏标识的方法。这种方法已经被国外的一些遥感图像数据库采用。
此外，数据的篡改提示也是一项很重要的工作。现有的信号拼接和镶嵌技术可以做到“移花接木”而不为人知，因此如何防范对图像、录音数据的篡改攻击也是很重要的课题。数字水印技术可以解决这一问题，通过隐藏水印的状态可以判断声象信号是否被篡改。
４．隐蔽通信及对抗
数字水印所依赖的信息隐藏技术不仅提供了非密码的安全途径，更引发了信息战的革命，引起了许多国家的重视。
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第三章音频数字水印技术
３．１概述
随着数字化音像制品和音乐制品的大量制作和发行，音频数据的版权保护也显得越来越重要。通过在音频载体中嵌入水印信息，可以实现拷贝限制、使用跟踪、盗用确认等功能。近年来，有关音频数字水印技术的研究工作发展很快，尤其在变换域音频信息的数据嵌入技术，由于其能将信息嵌入到载体的敏感区域，使得研究更具实用性。
３．１．１人类听觉系统（ＨＡｓ）
人耳的机理相当复杂。它就像一个频率分析仪，能够探测到从１０Ｈｚ到２００００Ｈｚ的声音。描述人类听觉系统的感知特性一般从下面三个方面来分析：响度、音高和掩蔽效应㈣㈣Ｉ…。
１．对响度的感知：声音的响度即声音的强弱。在物理上，声音的响度使用客ｊｌ！ｌｉ测量单位来度量，即声压单位咖月／ｃｍ２（达因／平方厘米）或声强单位形／ｃｍ２（瓦特／平方厘米）。在心理上，主观感觉的声音强弱使用响度级“方（ｐｈｏｎ）”或宋（ｓｏｎｅ）”来度量。这两种感知声音强弱的计量单位是完全不同的两个概念，但它们之间又有一定的联系。
当声音弱到人耳刚刚可以听见时，称此时的声音强度为“听阈”。例如，ｌｋＨｚ纯音的声强达到１０。１６矿／ｃｍ２时，人耳刚能听见，此时的客观响度级定义为零ｄＢ声强级，而主观响度级定义为零方。另一种极端的情况是声音强到是人耳感到疼痛，我们称这个闽值为“痛阈”。例如，当频率为１ｋＨｚ的纯音声强达到１２０ｄＢ左右时，入耳感到疼痛，此时主观响度级为１２０方。实验表明，“昕闽”和“痛阈”都随频率变化。
人耳对不同频率的敏感程度有差别，其中对２ｋＨｚ一４ｋＨｚ范围的信号最为敏感，幅值很低信号都能被人耳听到。而在低频区和高频区，能被人耳听到的信号幅值要高得多。
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第＝章音频数字水印技术
音频信号主要包括电话质量话音、宽频话音和宽频声音。这二类音频信号的频率范围分别是：电话质量话音３００一３４００Ｈｚ，宽频话音５０一７０００Ｈｚ，高质量的宽频声音２０一２００００Ｈｚｏ
２．对高音的感知：客观上用频率ｆ来表示声音的音高，单位为Ｈｚ．而主观感觉的音高单位则是“Ｍｅｌ（美）”。它们也是两个不同又有联系的概念．主观音高与客观音高的关系可用下式表示．
他，＝１０００ｌ０９２（１＋，）
人耳对响度的感知有一个从听阈到痛阈的范围，对频率同样也有一个感知范围。人耳可以昕见的最低频率约为２０Ｈｚ，最高频率约为１８０００Ｈｚ。
３．屏蔽效应：弱音会被强音所淹没而产生听觉屏蔽现象，根据听觉屏蔽取决于屏蔽者与屏蔽对象的幅值或者时域的特性，把屏蔽分为频域屏蔽和时域屏蔽。频域屏蔽是指听觉信号中，若有两个信号的频率相近，那么较强的信号将使弱信号变得不可听见：时域屏蔽是指强音和弱音同时或者几乎同时蹦现时，强音屏蔽弱音的现象。时域屏蔽包括超前屏蔽和滞后屏蔽，超前屏蔽是指在强的屏蔽音出现前被屏蔽音不可听见，滞后屏蔽是指在强的屏蔽音消失后被屏蔽音不可听见。产生时域屏蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间。一般来说，超前屏蔽大约５—２０ｍｓ，而滞后屏蔽可以持续５０一２００ｍｓ。
４．人耳对声音信号的绝对相位不敏感，而只对相对相位敏感。
５．人耳对不同频段声音的敏感程度不同：通常人耳可以听见２０Ｈｚ—１８ｋＨｚ的信号，但对２ｋＨｚ一４ｋＨｚ范围内的信号最敏感，幅度很小的信号也能听见，而在低频区和高频区，能被人耳听见的信号幅度要大的多。即使对同样声压级的声音，人耳实际感觉到的音量也是随频率的变化而变化的。
６．人类听觉系统对声音文件中附加的随机噪声敏感，并能觉察出微小扰动。
７．人类听觉系统有很大的动态范围及较小的分辨范围：ＨＡｓ能觉察到大于１００，０００，０００：ｌ的能量，也能感觉大于１０００：ｌ的频率范围。
３。１．２音频信号的数字表示
音频信号的数字化是指对模拟的声音信号进行Ａ／Ｄ转换，使其转化为数字信号。这过程有两个重要的参数：量化精度和瞬态采样速率。
对高质量音频的量化方式最流行的格式是１６ｂｉｔ线性量化，如ｗｉｎｄｏｗｓ可
浅谈数字水印技术 近几年， 许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线， 尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体 的“数字水印”。数字水印技术是将一些标识信息即数字水印直接嵌入数字载体包括多媒体、文档、软件等当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统如视觉或听觉系统觉察或注意到。人们通过隐藏在多媒体内容中的信息，能够了解到内容的原创者、内容的购买者、是否为正版、是否完整。 一般数字水印系统的通用模型包括嵌入和检测（提取）两个阶段。数字水印的嵌入阶段，嵌入算法的嵌入目标是使数字水印在不可见性和鲁棒性之间找到一个较好的折衷点。检测（提取）阶段主要是设计一个相应于嵌入过程的检测（提取）算法。检测算法一般是以基于统计原理的检验结果来判断水印存在与否，它的目标是使错判与漏判的概率尽量小。提取算法通过提取出水印（如字符串或图标等）并与原始水印进行比较以判断水印是否存在。并且，为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都在嵌入、检测（提取）时采用了密钥，只有掌握密钥的人才能读出水印。 （1）水印嵌入系统 其功能是把水印信息嵌入到原始图像中，为了能成功地提取水印信号，算法必须使水印对故意或非故意的袭击和失真（相当于信道噪声）具有鲁棒性。 （2）水印的恢复系统 其功能是完成从待检测图像中提取出水印信号。图2 描述了一般的水印恢复过程，其中置信度表明了所考察图像I′ 存在水印的可能性。
图2 数字水印恢复方案 1 数字水印的特点 数字水印应具有以下基本特征：（1）隐蔽性。指水印不可被察觉，不影响媒体产品的使用。（2）鲁棒性。指嵌入水印的图像在经受一定程度的各种有意或无意的图像处理攻击，水印仍能被检测出来。在某种程度上鲁棒性可以反映水印技术的抗干扰能力。（3）安全性。数字水印技术应该使用一个或多个密钥来确保自身的安全，未经授权，用户不能检测出隐藏在原始数据中的水印信息。（4）水印容量：是指载体在不发生形变的前提下可嵌入的水印信息量。嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。尤其是隐蔽通信领域的特殊性，对水印的容量需求很大。 2 数字水印的应用 数字水印技术作为数字产品的保护技术，主要应用在这几个方面：（1）版权保护 版权保护：指的是多媒体数据产品的拥有者在公开发表自己的数据产品之前将会对数据产品嵌入隐秘的数字水印。在该多媒体数据产品遇到版权纠纷问题的时候，多媒体数据产品的拥有者就可以使用水印检测算法检测水印，以证明自己的版权归属。数字作品的版权保护是当前的热点问题，由于数字作品的拷贝、修改非常容易，因此原创者不得不加上损害作品的版权标志。数字水印利用其不可感知性，既保证了质量，又保护了数字作品。 （2）数字指纹 多媒体数据产品的拥有者可以在其产品拷贝中嵌入数字指纹，这样可以
毕业设计开题报告 基于DCT的图像数字水印技术的研究
基于DCT的图像数字水印技术研究 国内外研究现状： 20世纪80年代，索尼和菲利浦公司首次提出了数字媒体版权保护的方案SCMS(Serial copy management system)，数字水印技术也是在继数字隐藏技术后提出的一种数字媒体版权保护方案，发展到现在不仅仅局限于版权保护，也延伸到商务交易中的票据防伪、声像数据的隐藏标识和篡改提示、隐蔽通信及其对抗等领域。随着电子政务的广泛应用，其安全性问题也日益突出，电子政务所涉及的相当多的信息都带有机密性，除黑客攻击．病毒感染等来自网络的安全威胁外，也易受到来自系统应用的假冒用户登录、非法篡改等数据安全的威胁。我国现有的电子政务网络基础设施和系统安全解决方案大多是通过防火墙、入侵检测、漏洞扫描、网络隔离等技术和设备来保障系统的安全，这在一定程度上可以保证电子政务信息系统的安全，但仍存在着安全漏洞，我们在电子政务的建设中，除了必要的网络安全技术外，还必须重视对数字信息安全认证的问题。 数字水印技术为上述问题提供了一个有效的解决方案，是目前多媒体信息安全研究领域的一个热点。该技术采用信息处理技术把版权信息、认证信息等秘密信息，即水印，嵌入到原始数据中去，但不影响原内容的价值和使用，水印信息可以是产品的序列号、版权所有者的标志等认证信息。通过特定的算法恢复和检测被嵌水印后，可有效地分析信息失真的情况，判断信息是否被篡改，为版权所有者提供信息被盗版的有利证据。因此，一个实用的数字水印技术必须具有较强的鲁棒性、安全性和不可见性。 所谓数字水印技术，就是将代表数字媒体著作权人身份的特定信息、用户指定的标志或序列码等，按照某种方式嵌入被保护的信息中，在产生版权纠纷时，通过相应的算法提取出该数字水印，从而验证版权的归属，确保媒体著作权人的合法利益，避免非法盗版的威胁。被保护的信息是任何一种数字媒体，如软件、图像、音频、视频或一般性的电子文档等。数字水印是嵌在数字产品中的数字信号，水印的存在要以不破坏原数据的欣赏价值、使用价值为原则。
数字水印技术及其应 用综述3
数字水印技术及其应用综述 随着Internet 网络的快速发展, 越来越多的多媒体数字产品（包括图像、音频、视频等形式的产品）在网络上发布, 人们可以非常方便快捷地从网络上获取数字多媒体产品, 因此,数字多媒体的信息安全、版权保护和完整性认证问题就成为迫切需要解决的一个重要问题。数水印( digital watermarking)技术是目前信息安全技术领域的一个新方向, 是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术, 它在篡改鉴定、数据的分级访问、数据跟踪和检测、商业和视频广播、Internet 数字媒体的服务付费、电子商务认证鉴定等方面具有十分广阔的应用前景。自1993 年以来, 该技术己经引起人们的浓厚兴趣, 并日益成为国际上非常活跃的研究领域, 受到国际学术界和企业界的高度关注, 而且数字水印技术是一门新兴的多学科交叉的应用技术, 它涉及了不同学科领域的思想和理论, 如信号处理、信息论、编码理论、密码学、检测理论、随机理论、通信理论、对策论、计算机科学及网络技术、算法设计等技术。因此, 数字水印技术的研究无论是从理论上还是从应用上都具有重要意义。 1 数字水印的特点、分类及其应用 1.1 数字水印的基本特点 数字水印的基本思想是在数字图像、音频和视频等多媒体数字产品中嵌入秘密信息, 以保护数字产品的版权,证明产品的真实性, 跟踪盗版行为或提供产品的附加信息等。数字水印系统通常具有下列几方面的特点： （1）鲁棒性即图像水印抵抗常见图像处理操作的能力, 也就是说含水印图像经历无意修改而保留水印信息的能力。一般说来, 当含水印图像经过一些基本处理（如噪声滤波、平滑、增强、有损压缩, 平移、旋转、缩放和裁剪等）后, 仍可检测出水印。 （2）透明性即不可见性, 水印的存在不应明显干扰载体的图像数据, 数字水印的嵌入不应使得原始数据发生可感知的改变, 也不能使得载体数据在质量上发生可以感觉到的失真。 （3）安全性水印算法抵抗恶意攻击的能力。即它必须能承受一定程度的人为攻击, 而使水印信息不会被删除、破坏或窃取。应该保证非授权用户无法检测或破坏水印。数字水印应该难以被伪造或者加工,并且, 未经授权的个体不得阅读和修改水印, 理想情况是未经授权的客户将不能检测到产品中是否有水印存在。 （4）数据容量水印应该包含相当的数据容量,以满足多样化的需要。 （5）可证明性在实际的应用过程 1.2 数字水印的分类 （1）依据所嵌入的载体不同, 可分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印和网络水印等。
广东工业大学 硕士学位论文 基于小波分析的音频数字水印技术研究 姓名：温洁嫦 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：凌捷;李伯基 20050501
摘要 随着多媒体技术及网络技术的飞速发展，人们对数字产品的获取极为迅捷方便，但是这些数字产品的原创者的版权与经济利益如何得到保障？数字产品是否安全、可信？围绕这一问题，近几年国际上提出了一种新的有效的数字产品版权保护和安全性维护的新技术——数字水印（Ｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋ）技术。 在数字产品中，音频数据产品的版权保护也显得越来越重要，因为随着数字化音像制品和音乐制品的大量制作与发行，一个令人关注的突出问题是网上下载音乐对传统ｃＤ业的邑大冲击。音频数字水印技术是一种在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术，通过在合法产品中嵌入水印，以达到阻止在非法装置上播放及控制复制的目的。 本文首先回顾了数字水印技术的发展历史，介绍了数字水印的一些基本问题，归纳了数字水印系统的基本框架。 然后重点分析了音频数字水印技术，按照“经典的音频数字水印技术”、“变换域的音频数字水印技术”和“压缩域的音频数字水印技术”这三大类进行了分析、对比和总结。 随后，介绍了小波变换思想，总结了小波变换域的音频数字水印方案，并提出了一种改进的基于小波变换的音频数字水印算法，该算法具有良好的鲁棒性，并且嵌入水印后的音频信号没有引起人耳所感知到的品质变化。算法能抵抗常见的信号处理和音频压缩编码。 沧文最后讨论了音频数字水印技术进一步的研究方向。 关键词：音频数字水印；小波变换；低频系数
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＤｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｒｃｏｂｔａｉｎｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅａｓｉｌｙａｎｄｃｏｎＶｅｎｉｅｎｔｌｙｗｉｍｔｈｅ ｒ印ｉｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｍｅｍｅｔ趾ｄｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｔｅｃｌｌｎ０１０９ｙｌＷｈｅｒｃａＳｈｏｗｔｏｐｒｏｔｅｃｔ山ｅ ｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｍｏｆⅡ１ｅａｕｔｌｌｏｒｓｈｉｐｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｓｅｃｌｌｒｅｏｒｃｒｅｄｉｂｌｅ？Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｎａｍｅｄｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇｉｓｐｒｃｓｅＤｔｅｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔ也ｅｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｏｆｄｉｇｉｔａｌａｕｄｉｏｐｍｄｕｃｔｓｈａｓｂｅｅｎｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｗｉｎｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｄ噜ｉｔａｌａｕｄｉｏｐｒｏｄｕｃｔｓ，ａｎｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｓｔｈｅｉ加ｐｉｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｕｓｉｃｄｏｗｎｌｏａｄｅｄｆｒｏｍｎｅｔＷｏｒｋｏｎ仃ａｄｉｔｉｏｎａ】Ｃｏ瑚ｐａｃｔＤｉｓｃｉｎｄｕｓｎｙＡｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅ丌ｎａｒｋｉｎｇｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｐｍｔｅｃｔｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄａｃｃｏＩｎｐｌｉｓｈａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅ掣崎ｉｎ叩ｅｎｎｅ觚ｏｒｋｓ． Ｉ且ｍｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｎｒｓｔｌｙｗｅｒｅＶｉｅｗｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙｏｆｄ远ｉｔａｌｗａｔｅｎｎａｒｋ，ｉｎｔｒｏｄｌｌｃｅｓｏｍｅｂａｓｉｃｉｓｓｕｅｓａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｅｍｅ疗锄ｅｗｏｒｋｏｆｅｍｂｅｄｄｉｎｇａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ． Ｔｈｅｎ，ｉｎＣｈａｐｔｅｒ３，ｗｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇａｕｄｉｏｄｉ垂协１ｗａｔｅｒｒｎａｒｋｉｎｇ．Ｃｌａｓｓｉｃａｌａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅ瑚ａｒｋ，ａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｎｎａｒｋｂａｓｅｄｏⅡｔｒａｎｓｆｏｎｌｌｄｏｍａｉｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｄｏｍａｉｎａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄｓｍｎ眦ｒｉｚｅｄ． ｗａｖｅｌｅｔ咖ｓｆｏ咖ｉｓｉｎ打ｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｍｅＮｅｘｔ，ｉｎＣｈａｐｔｅｒ４，ｔｈｅｉｄｅａｏｆ ｗａｖｅｌｅｔ－ｂａｓｅｄａｕｄｉｏｄｉ西ｔａｌｗａｔｅｒｍａｒ咖ｇｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｓｍｎｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎａｎ ｗａｖｅｌｅｔ姐ｎｓｆ０Ｈｎｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ廿ｌａｔ出ｅａｋ喊ｔｈｍｈａｓｇｏｏｄｉｎＶｉｓｉｂｍｔｙａｎｄｒｏｂｕｓｍｅｓｓａｎｄｃａｎｒｅｓｉｓｔｆｈＩｎｉｌｉａｒｓｉ萨ａ１ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａＤｄａｕｄｉｏ舶ｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｎｃｏｄｉｎｇ Ｆｉｎａｌ】ｙｆｕｔｕｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｍｅｓｔｕｄｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． ＫＥＹｗｏＲＤＳ：Ａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｍａｒ岫ｎｇ；Ｗａｖｅｌｅｔ廿ａｎｓｆｏｒｍ；Ｃｏｅ硒ｃｉｅｎｔｓｏｆｌｏｗ缸＿ｃｑｕｅｎｃｙ
数字水印技术：概念、应用及现状 一、引言 随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，无论采用传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是控制文件的存取，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统秘密级别的方法变得越来越不安全。 另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。 二、认识数字水印 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。 数字水印技术的基本特性: 1. 鲁棒性(robustness)：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。 2.安全性(security):指隐藏算法有较强的抗攻击能力，即它必须能够承受一定程度的人为攻击，而使隐藏信息不会被破坏。 3.透明性(invisibility):利用人类视觉系统或人类听觉系统属性，经过一系列隐藏处理，使目标数据没有明显的降质现象，而隐藏的数据却无法人为地看见或听见。 ***典型的数字水印系统模型： 图 1为水印信号嵌入模型，其功能是完成将水印信号加入原始数据中；图 2为水印信号检测模型，用以判断某一数据中是否含有指定的水印信号。
数字信号处理课程设计报告 题目：语音信号水印技术系统设计 系（院）: 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 学年学期: 2013 ~ 2014 学年第学期 2013年月日
摘要 随着网络和信息技术的发展，越来越多的数字多媒体信息通过网络进行传播，与传统的模拟媒体相比，数字媒体产品的编辑、复制和传播都很方便，它一方面促进了社会的进步与发展，另一方面正是这些优点突出了版权问题。由于数字多媒体信息很容易被未经授权的用户复制，且采用传统密码方法加密，不能完全解决盗版问题。 数字水印技术正是应运而生的信息隐藏技术，它通过特定的水印算法把版权信息嵌入在数字产品中，被嵌入的可以是一段文字、标识、序列号等等，人们无法从表面上感知水印的存在，只有专用的检测仪器或计算机软件才可以检测出隐藏的数字水印，从而达到了保护数字作品的所有者利益的目的，并促进了数字产品的开发与使用。在数字产品中，音频数据产品的版权保护也显得越来越重要，因为随着数字化音像制品和音乐制品的大量制作与发行，一个令人关注的突出问题是网上下载音乐对传统CD 业的巨大冲击。音频水印技术主要利用了人类听觉模型，在不影响音频信号质量的前提下，将水印信息隐藏在人耳不能感知的位置，来隐藏水印数据。本文主要研究语音信号水印技术，利用小波变换的优点和特性对音频信号嵌入水印，并提取。使嵌入水印音频想好具有良好的安全性，鲁棒性和不可感知性。 关键词数字水印嵌入提取小波变换
目录 1 课题综述 (1) 1.1 数字水印技术的介绍 (1) 1.2 数字水印设计原理 (2) 2 系统分析与设计 (3) 2.1 涉及基础知识 (3) 2.2 算法的流程图 (5) 2.3 算法实现 (5) 3 代码编写 (7) 3.1 主要代码 (7) 3.2 程序调试 (10) 3.3 程序运行与测试 (10) 结论 (14) 致谢 (16) 参考文献 (17)
音频数字水印 目录 1课题背景与现状 (2) 2研究的目的和意义 (4) 3方案设计和实施计划 (8) 4研究的主要内容 (10) 5创新点和结论 (10) 6成果的应用前景 (11) 7附录：个人工作总结 ................................................................................................ 错误！未定义书签。
1课题背景与现状 数字时代的到来，多媒体数字世界丰富多彩，数字产品几乎影响到每一个人的日常生活。信息媒体的数字化为信息的存取提供了极大的便利，同时也显著地提高了信息表达的效率和准确度。计算机网络通信技术特别是互联网的蓬勃发展，使得数据的交换和传输变成了一个相对简单且快捷的过程。人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备可以方便、迅速地将数字信息传达到世界各地，在国际互联网上发布自己的作品，传递重要的信息，进行各种学术交流和电子商务活动等等。如何保护这些与我们息息相关的数字产品，如版权保护、信息安全、数据认证以及访问控制等等，已受到日益重视并变得迫切需要了，因此数字水印在今天的计算机和互联网时代大有可为。 数字水印技术是近十年才发展起来的，它是信息隐藏学的一个分支。随着国内信息化程度的提高和电子商务逐渐走向实用，数字水印技术将会拥有更加广阔的应用前景。鉴于信息隐藏与数字水印技术的应用前景，众多知名研究机构如麻省理工学院的多媒体实验室、剑桥大学的多媒体实验室、IBM数字实验室、日立、NEC、SONY，PHILIPS、微软等都加入到信息隐藏和数字水印技术的研究和应用并取得了一定的成果。1996年5月，第一届国际信息隐藏学术研讨会(CIHW)在英国剑桥牛顿研究所召开，至今该研讨会已举办了四届。另外，在IEEE
介绍了数字水印技术的基本原理 随着信息技术和计算机网络的飞速发展，人们不但可以通过互联网和CD-ROM方便快捷地获得多媒体信息，还可以得到与原始数据完全相同的复制品，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。因此，数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。 虽然数字水印技术近几年得到长足发展，但方向主要集中于静止图像。由于包括时间域掩蔽效应等特性在内的更为精确的人眼视觉模型尚未完全建立，视频水印技术的发展滞后于静止图像水印技术。另一方面，由于针对视频水印的特殊攻击形式的出现，为视频水印提出了一些区别于静止图像水印的独特要求。 本文分析了MPEG—4视频结构的特点，提出了一种基于扩展频谱的视频数字水印改进方案，并给出了应用实例。 1视频数字水印技术简介 1.1数字水印技术介绍 数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察或
注意到。与传统的加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪，解决版权纠纷并为法庭提供认证证据。为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强，在水印嵌入、提取时采用一种密钥，甚至几种密钥联合使用。水印嵌入和提取的一般方法如图1所示。 1.2视频数字水印设计应考虑的几个方面 水印容量：嵌入的水印信息必须足以标识多媒体内容的购买者或所有者。 不可察觉性：嵌入在视频数据中的数字水印应该不可见或不可察 觉。 鲁棒性？押在不明显降低视频质量的条件下，水印很难除去。 盲检测：水印检测时不需要原始视频，因为保存所有的原始视频几乎是不可能的。 篡改提示：当多媒体内容发生改变时，通过水印提取算法，能够敏感地检测到原始数据是否被篡改。 1.3视频数字水印方案选择 通过分析现有的数字视频编解码系统，可以将目前MPEG-4视频水印的
数字水印技术及其应用 引言 随着计算机通信技术的迅速发展，多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能，然而，这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品内容，出于对利益的考虑，数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权（Intellectual Property Rights）的保护问题。密码学的加解密技术是保护数字产品的一种方法，它能够保护数字产品安全传输，并可作为存取控制和征收费用的手段，但它不能保证数字产品解密后的盗版问题，因此，1995年，人们提出了信息伪装技术，其中，数字水印就是近年来比较热门的数字产权保护技术，下面我们主要谈谈数字水印技术的有关问题。 数字水印的定义 综合众多学者的定义和分析已有的数字水印方案，现给出数字水印的定义：数字水印是永久镶嵌在其它数据（宿主数据）中具有可鉴别性的数字信号或模式，而且并不影响宿主数据的可用性。作为数字水印技术基本上应当满足下面几个方面的要求：（1）安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当宿主内容发生变法时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；（2）隐蔽性：数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用；（3）稳健性：数字水印必须难以被除去，如果只知道部分数字水印信息，那么试图除去或破坏数字水印将导致严重降质或不可用。同时，数字水印在一般信号处理和几何变换中应具有稳健性；（4）水印容量：嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。 3 数字水印技术的基本原理 数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容中，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密（包括公开密钥、私有密钥）体系来加强，在水印的嵌入，提取时采用一种密钥，甚至几种密钥的联合使用。水印的嵌入和提取方法如图1、图2所示： 图1 数字水印嵌入过程
数字水印技术研究
数字水印技术研究 摘要 伴随着计算机网络的发展，信息媒体的数字化为信息的存取提供了巨大的便利，显著提高了信息表达的效率和准确性。但是同时也带了了一些负面影响，一些别有企图的个人和团体在没有得到原作者的同意的情况下复制和传播有版权的数据文件或作品。所提数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证等问题变得日益突出，变成一个急需解决的议题。密码技术是信息安全技术领域的的主要传统技术之一，但是此方法有缺点：一是加密后的文件因不可理解性从而妨碍信息的传播。而是一旦被解密后，文件就不再受保护。所以需要一种代替技术或者是对密码学进行补充的技术，这是，数字水印技术被提出了。 数字水印技术是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及数据完整性的新兴技术，原作者的创作信息和个人标致通过数字水印系统以人所不可感知的水印形式嵌入在多媒体中，从而使人们无法从表面上感知水印，只有专用检测器或软件才可以检测出隐藏的数字水印。水印的存在要以不破坏原本数据的欣赏价值、实用价值
1数字水印的特点 (5) 2.2按水印所附载的媒体划分 (7) 2.3按检测过程划分 (8) 2.4按内容划分 (8) 2.5按用途划分 (9) 2.6按水印隐藏的位置划分 (9) 3数字水印的特性 (10) 3.1隐蔽性 (10) 3.2鲁棒性 (10) 3.3抗窜改性 (11) 3.4水印容量 (11) 3.5安全性 (11) 3.6低错误率 (12) 4典型数字水印算法 (12) 4.1空域算法 (12) 4.2PATCHWORK算法 (12) 4.3变换域算法 (13)
4.3.1基于离散余弦变换的数字水印 (14) 4.3.2基于离散小波变换的数字水印 (16) 4.4压缩域算法 (17) 4.5NEC算法 (19) 4.6生理模型算法 (19) 5数字水印应用领域 (20) 5.1数字作品的知识产权保护 (21) 5.2商务交易中的票据防伪 (22) 5.3证件真伪鉴别 (22) 5.4声像数据的隐藏标识和篡改提示 (23) 5.5隐蔽通信及其对抗 (23) 1数字水印的特点 作为数字水印技术基本上具有下面几个方面的特点： 1.1安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当原内容发生变化时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；当然数字水印同样对重复添加有很强的抵抗性。
数字水印技术概论 【摘要】本文就数字水印科学保护技术展开探讨，通过原理定义论述、领域背景介绍与应用探讨，明晰了技术核心应用价值。对促进数字水印技术的继续深化拓展，发挥对电子信息相关数据产品的可靠安全保护职能，有积极有效的促进作用。 【关键词】数字水印;应用;保护 0.前言 信息时代，各类信息化数字技术扩充发展，针对丰富数字信息的安全保护需求也日益扩充。基于数字文档可方便快捷的复制、篡改与盗取，因而令其产权保护面临一定困难。同时数字图像具有一定适应性特征，可供用户任意设计更新并为己所用。为此应科学探究一种良好的数据可靠加密保护技术，进而有效应对不良信息篡改、窃取、盗用问题。本文基于这一目标引入水印数字技术探讨，该技术通过印记图形加密有效保护版权信息，形成印记图形同原始保持一致，基于一定标准形成水印图像，进而探究非法复制信息、相关违规产品的不良流通应用。该技术核心特征在于潜入模式，是通过视觉设想推理阐释实效的科学方式。 1.数字水印技术概述 1.1数字水印技术原理内涵 数字水印技术是一类进行数据产品安全保护、信息内容科学检测，通过嵌入模式将相关序列代码或用户定义标识引入信息中，并可基于相关算法进行水印提取，进而实施保护信息版权检验的科学技术方式。可有效维护产权人享有的产品版权利益，杜绝非法盗版问题。数字水印技术所保护的对象可以是媒体，数据文档、工具软件、视频音频资料、信息图像等丰富内容，包括生成水印、相关嵌入过程、综合信息测试与提取水印等实践环节。 数字水印核心原理在于通过针对宿主进行标识信息嵌入形成水印，令其具备无法感知的良好属性，进而确保信息数据安全性。同时需要遵循相应感知规则，令水印信息具有充分冗余性，即可通过分段数据实现恢复。 1.2数字水印具体类别 数字水印基于出发点各异性，令其种类划分各不相同，并体现了一定的联系渗透属性。依据水印特征，可将其划分成健壮与脆弱水印。前者可服务于数字作品资源中进行著作权相应表述，通过水印嵌入可满足综合编辑实践需求。后者则可实现数据完整统一保护，基于对更新信号的敏锐反映性，可依据其水印状况进行数据信息安全程度分析判别。依据水印媒体，可将其分为图像、视频、音频水印、文本与网格水印形式。而基于检测流程，数字水印则包括明文与盲水印等。前者检测进程要利用原始信息，后者则应利用密钥。 基于水印不同内容，可将数字水印定义为有意义以及无意义形式。前者即水印自身同时代表数字图像或音频数据编码，而后者则仅仅代表序列号。 1.3数字水印技术服务应用领域 数字水印技术基于优质属性、科学原理，在数字化、信息化社会建设与市场经济发展中体现了较大的应用潜能，可在电子商务领域、多媒体技术服务、广播媒介中发挥综合优势。数字水印技术具备良好的版权保护功能，基于来源信息与版权内容嵌入，有效预防不良侵权行为，体现良好安全的版权保护能效，当然其实践应用对数字水印提出了显著的鲁棒性要求。同时，数字水印技术科有效实现
万方数据
万方数据
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音频数字水印中回声隐藏技术的时域提取方法 作者：殷凯， 周辉， Yin Kai， Zhou Hui 作者单位：装备指挥技术学院电子装备系,北京,101416 刊名： 计算机与数字工程 英文刊名：COMPUTER & DIGITAL ENGINEERING 年，卷(期)：2006,34(5) 被引用次数：2次 参考文献(5条) 1.贾艳阳;杨震语音回声隐藏技术及分析[期刊论文]-南京邮电学院学报 2003(09) 2.杨榆;白剑回声隐藏的研究与实现[期刊论文]-中山大学学报（自然科学版） 2004(11) 3.L Boney;A Tewfik;K Hamdy Digital Watermark for Audio Singals 1996 4.J D Gordy;L T Bruton Performance Evaluation of Digital Audio Watermarking Algorithms 2000 5.Xin Li;Hong Heather Yu Transparent and Robust Audio Data Hiding in Cepstrum domain 2000 引证文献(2条) 1.吴迪.朱冰莲数字音频水印技术研究综述[期刊论文]-电声技术 2009(2) 2.侯丽萍.李清玲.吴海燕音频数字水印技术及算法研究[期刊论文]-电脑知识与技术（学术交流） 2007(8)本文链接：https://www.doczj.com/doc/4016994631.html,/Periodical_jsjyszgc200605025.aspx
1. 引言 1.1 数字水印技术提出的背景 二十一世纪是数字时代，通信技术的迅速发展和计算机网络的普遍运用，使人们可以通过互联网收发信息，可以随时上传自己创作的数字图象、音乐、视频等作品，可以进行学术交流。 然而，也正是由于网络的这种便捷性、传播迅速的优点使其很容易被非法拷贝，导致数字产品的版权、完整性、有效性得不到保证，严重损害了创作者的利益。而一些具有特殊意义的数字信息，如涉及司法诉讼、政府机要等信息，更是遭到了不法分子地恶意攻击和随意篡改等，这一系列问题给当今科学家带来了巨大挑战。 基于以上类似问题，数字水印技术可以说是信息时代的特有产物，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及保障信息完整性的新型技术，在音频、图像、视频制品中迅速得到广泛的研究和发展。 1.2 数字水印的基本特点 数字水印是加在数字图象、音频或视频中的微弱信号，这个信号是人们能够建立产品所有权、辨认购买者或提供数字产品的一些额外信息。具体说来，它们都具有以下共同的特征： 1. 不可感知性 对于数字水印的嵌入，应该对观察者没有视觉障碍，理想情况应该是水印图像与原始图像没有丝毫差别。 2. 鲁棒性 鲁棒性是指一个数字水印能够承受攻击的能力，一般来说数字水印方法是针对特定的攻击进行设计。 3. 安全性 水印技术的安全性是其最重要的特性，由于它的商业性，其算法必须公开，算法的安全性完全取决于密钥，而不对算法进行保密。 4. 计算复杂度 不同应用中，对于水印的嵌入算法和提取算法的计算复杂度要求是不同的，复杂度直接与水印系统的实时性相关。 5. 水印容量
水印容量是指载体数据字中可嵌入水印信息位的多少，可以从几兆到几个比特不等。 1.3 数字水印的应用]1[ 数字水印是以不可感知的方式嵌入到数字信息中的，总体来说它有以下应用：数字产品产权保护 这是数字水印最广泛的应用，将秘密的数字信号嵌入到有价值的数字文件中，这些数字信号是产权的标识，在不破坏数字文件的情况下不能被盗版者出去，起到了保护产权的作用。 1. 数据库标识 有时一些文件中提示数据的标识信息往往比文件本身更重要或者一些音像文件需要将说明注释（如字幕等）与音像本身结合起来，这就可以通过数字水印技术加以解决。 2. 文件内容鉴定 水印技术在鉴定数据建立者和鉴别数据内容有着特殊的运用，目的是检测数据是否被修改过或是否经过特殊的处理。 3. 系统升级 日常生活中常常涉及到旧装系统升级情况，这可以通过将“增强层”嵌入到所发送的数据中来给传统的信号发射系统升级。 4. 商务交易中的票据防伪 随着高质量图像输入输出设备的发展，使得货币、支票以及其他票据的伪造变得更加容易。目前，美国、日本以及荷兰都已开始研究用于票据防伪的数字水印技术。 5. 媒体侦破 这一运用的目的是提取对原始信号进行处理过的信息。例如，鉴定方法可以发现一幅图像被篡改过，但无法发现是怎样篡改的。媒体侦破技术就可以指出图像的哪部分被篡改了，指出被插入到原图像中的新对象等等。 1.4 数字水印技术的研究动态 随着多媒体技术和因特网技术的迅猛发展，一系列有关产权保护和信息安全的问题等亟待人们解决。数字水印技术便是二十世纪九十年代初出现的为解决这些问题的一门崭新的技术，也是近几十年来国内外专家和学者研究的一大热点。
宇飞数字水印技术及其应用介绍 单位：成都宇飞信息工程有限责任公司 注册地址：成都市科华北路153号宏地大厦8层B座 邮编：610041 公司负责人：华建和 联系电话：028-******** 139******** 电子邮箱：139016006@https://www.doczj.com/doc/4016994631.html, 公司网址：https://www.doczj.com/doc/4016994631.html,
目录 一、数字水印技术简介 ................................................................................................................... - 3 - 1、数字水印技术的特性 (3) 2、数字水印技术的优势 (4) 3、数字水印技术的核心及原理 (4) 二、宇飞数字水印技术的创新和商业应用状况 ........................................................................... - 6 - 1、与国际、国内同类技术研究相比我们的创新： (6) 2、宇飞公司数字水印的技术研究水平与差距 (7) 3、宇飞数字水印技术的商业应用状况 (7) 4、宇飞数字水印技术应用领域及商品化形态： (7) 1）数字水印用于印刷、打印防伪领域 (8) 2）数字水印用于版权保护领域 (15) 3）数字水印用于信息安全领域 (17) 三、公司简介及行业资质 ............................................................................................................. - 21 - 1、公司简介 (21) 2、首席专家简介 (22) 3、申请和获得的专利及标准 (22) 4、相关媒体报道 (23) 5、公司相关资质及荣誉 (24)
数字水印技术概论 0. 前言 信息时代，各类信息化数字技术扩充发展，针对丰富数字信 息的安全保护需求也日益扩充。基于数字文档可方便快捷的复制、篡改与盗取，因而令其产权保护面临一定困难。同时数字图像具有一定适应性特征，可供用户任意设计更新并为己所用。为此应科学探究一种良好的数据可靠加密保护技术，进而有效应对不良信息篡改、窃取、盗用问题。本文基于这一目标引入水印数字技术探讨，该技术通过印记图形加密有效保护版权信息，形成印记图形同原始保持一致，基于一定标准形成水印图像，进而探究非法复制信息、相关违规产品的不良流通应用。该技术核心特征在于潜入模式，是通过视觉设想推理阐释实效的科学方式。 1.数字水印技术概述 1.1数字水印技术原理内涵数字水印技术是一类进行数据产品安全保护、信息内容科学检测，通过嵌入模式将相关序列代码或用户定义标识引入信息中，并可基于相关算法进行水印提取，进而实施保护信息版权检验的科学技术方式。可有效维护产权人享有的产品版权利益，杜绝非法盗版问题。数字水印技术所保护的对象可以是媒体，数据文档、工具软件、视频音频资料、信息图像等丰富内容，包括生成水印、相关嵌入过程、综合信息测试与提取水印等实践环节。
数字水印核心原理在于通过针对宿主进行标识信息嵌入形成水印，令其具备无法感知的良好属性，进而确保信息数据安全性。同时需要遵循相应感知规则，令水印信息具有充分冗余性，即可通过分段数据实现恢复。 1.2数字水印具体类别 基于水印不同内容，可将数字水印定义为有意义以及无意义形式。前者即水印自身同时代表数字图像或音频数据编码，而后者则仅仅代表序列号。 1.3数字水印技术服务应用领域数字水印技术基于优质属性、科学原理，在数字化、信息化社会建设与市场经济发展中体现了较大的应用潜能，可在电子商务领域、多媒体技术服务、广播媒介中发挥综合优势。数字水印技术具备良好的版权保护功能，基于来源信息与版权内容嵌入，有效预防不良侵权行为，体现良好安全的版权保护能效，当然其实践应用对数字水印提出了显著的鲁棒性要求。同时，数字水印技术科有效实现盗版跟踪，通过在合法拷贝中嵌入相应数字指纹信息，进行非法拷贝检测，可通过指纹信息恢复明确操作源头，进而有效抵御盗版侵权行为。通过数字水印应用可进行图像认证，实施数据信息变更测试，利用水印满足认证需求。对于各类较易篡改伪造的机打票据，可应用数字水印技术进行防伪跟踪，针对打印机图像输出，将其可识别序列号加入，进而形成良好的防伪跟踪处理。数字水印技术还可实现优质拷贝保护应用，可引入DVD系统，基于拷贝信息明确相关水印数据是否应进行重复播放或实施拷贝。
数字图像处理论文 姓名：郑婷婷 专业：电子通信工程 2011年 6 月 12 日
数字水印技术：概念、应用及现状 一、引言 随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统密级的方法变得越来越不安全。 另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。 二、数字时代的密写术—数字水印 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。 嵌入数字作品中的信息必须具有以下基本特性才能称
为数字水印：1、隐蔽性：在数字作品中嵌入数字水印不会引起明显的降质，并且不易被察觉。2、隐藏位臵的安全性：水印信息隐藏于数据而非文件头中，文件格式的变换不应导致水印数据的丢失。3、鲁棒性：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。 数字水印技术的基本思想源于古代的密写术。人类早期使用的保密通信手段大多数属于密写而不是密码。然而，与密码技术相比，密写术始终没有发展成为一门独立的学科，究其原因，主要是因为密写术缺乏必要的理论基础。如今，数字化技术的发展为古老的密写术注入了新的活力，也带来了新的机会。尤其是近年来信息隐藏技术理论框架研究的兴起，更给密写术成为一门严谨的科学带来了希望。毫无疑问，密写技术将在数字时代得以复兴。 三、数字水印的分类 数字水印技术可以从不同的角度进行划分。 1．按特性划分 按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印两类。鲁棒数字水印主要用于在数字作品中标识著作权信息，如作者、作品序号等，它要求嵌入的水印能够
1.4各种数字水印算法 近几年来数字水印技术研究取得了很大的进步，见诸于文献的水印算法很多，这里对一些典型的算法进行了分析。 1. 空间域算法 数字水印直接加载在原始数据上，还可以细分为如下几种方法： (1) 最低有效位方法(LSB) 这是一种典型的空间域数据隐藏算法，L.F.Tumer与R.G.VanSchyadel等先后利用此方法将特定的标记隐藏于数字音频和数字图像内。该方法是利用原始数据的最低几位来隐藏信息(具体取多少位，以人的听觉或视觉系统无法察觉为原则)。LSB 方法的优点是有较大的信息隐藏量，但采用此方法实现的数字水印是很脆弱的，无法经受一些无损和有损的信息处理，而且如果确切地知道水印隐藏在几位LSB中，数字水印很容易被擦除或绕过。 (2) Patchwork方法及纹理块映射编码方法 这两种方法都是Bender等提出的。Patchwork是一种基于统计的数字水印，其嵌入方法是任意选择N对图像点，在增加一点亮度的同时，降低另一点的亮度值。该算法的隐藏性较好，并且对有损的JPEG和滤波!压缩和扭转等操作具有抵抗能力，但仅适用于具有大量任意纹理区域的图像，而且不能完全自动完成。 2.变换域算法 基于变换域的技术可以嵌入大量比特数据而不会导致可察觉的缺陷，往往采用类似扩频图像的技术来隐藏数字水印信息。这类技术一般基于常用的图像变换，基于局部或是全部的变换，这些变换包括离散余弦变换(DCT)、小波变换(WT)、傅氏变换(FT或FFT)以及哈达马变换(Hadamardtransform)等等。其中基于分块的DCT是最常用的变换之一，现在所采用的静止图像压缩标准JPEG也是基于分块DCT的。最早的基于分块DCT的一种数字水印技术方案是由一个密钥随机地选择图像的一些分块，在频域的中频上稍稍改变一个三元组以隐藏二进制序列信息。选择在中频分量编码是因为在高频编码易于被各种信号处理方法所破坏，而在低频编码则由于人的视觉对低频分量很敏感，对低频分量的改变易于被察觉。该数字水印算法对有损压缩和低通滤波是稳健的。另一种DCT数字水印算法是首先把图像分成8×8的不重叠像素块，在经过分块DCT变换后，即得到由DCT系数组成的频率块，然后随机选取一些频率块，将水印信号嵌入到由密钥控制选择的一些DCT系数中。该算法是通过对选定的DCT系数进行微小变换以满足特定的关系，以此来表示一个比特的信息。在水印信息提取时，则选取相同的DCT系数，并根据系数之间的关系抽取比特信息。除了上述有代表性的变换域算法外，还有一些变换域数字水印方法，它们当中有相
数字水印技术研究 摘要：数字水印技术作为信息安全、版权保护和信息认证的有力工具，已得到了广泛的关注和发展。本文介绍数字水印技术的原理与模型，分析水印技术的典型算法，阐述数字水印技术的应用与研究及其发展前景。 关键词：数字水印；信息安全；版权保护；稳健性 一、引言 随着计算机网络技术和通讯技术的发展，为数字化的媒体信息（文本、图像、音频、视频等）的存取、交换提供了极大的便利。迅速兴起的Internet以电子印刷出版、数字图书馆、网络视频和音频、电子商务等新的服务和运作方式为商业、科研、娱乐等带来了许多机会。随之而来的副作用是盗版者大量地复制及传播未经授权的数字产品内容，出于利益的考虑，数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权保护的问题。有数据显示，美国电影行业协会(MPAA)估计，盗版使美国电影业的年收入减少了25亿美元，美国唱片工业协会(RIAA)则估计全球每年因盗版而造成的损失高达50亿美元。 传统的版权保护系统多采用密码技术，依靠密码学技术对数字产品进行加密，只有合法用户（或授权用户）才拥有密钥，从而保证数字产品的安全。但是，这一方案存在一个重要问题，所加密的数字产品在解密后，没有有效的手段来保证其产品不被非法拷贝、再次传播和盗用，为了防止这种情况的发生，人们提出了新兴的概念——数字水印（digital watermarking）。数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是作为传统版权保护系统的有效补充手段，是一种可以在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术，是信息安全和版权保护的最后一道防线，引起了人们的高度重视，许多大学和国际科研机构正投身于研究之中,已成为信息安全领域的一个研究热点。 二、数字水印技术原理 1、数字水印的定义和基本特点： 数字水印是指永久镶嵌在其他数据（宿主数据）中的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[1]。而水印信号是一种特制的数字标记，一般包含版权所有者的标记或代码，以及能证实用户合法拥有数据的用户代码等基木信息，将它嵌入到数字图像、声音、视频等数字产品中，由此来确定版权拥有者、认证数字内容来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其他附加信息、确认所有权认证和跟踪侵权行为。 数字水印有以下特点：1)不可见性，也称透明性，指的是利用人类视觉系统HVS (Human Visual System)或人类听觉系统HAS (Human Audio System)属性，嵌入水印后图像无明显降质现象且水印在视觉或听觉上不可感知；2)稳健性，也称健壮性或鲁棒性，指数字水印应有抵御图像压缩、滤波、量化与增强、几何失真等外界攻击的能力；3)可证明性，即水印应能为受到版权保护的信息产品的归属或来源提供完全和可靠的证据，水印算法识别被嵌入到保护对象中的所有者的有关信息，并在需要的时候将其提取出来，并能够监视被保护对象的传播、真伪鉴别以及非法拷贝控制等；4)安全性，主要指水印不易被复制和伪造，能抵抗非法拦截和破解，即使受到非法攻击，仍能以极低的误差率进行检测和识别。其中，鲁棒性和不可见性是数字水印系统的两个重要特性，且是一对矛盾的特性，在算法设计上常常需要折衷考虑这两个方而特性的要求。 2、数字水印系统的理论模型 通用的数字水印系统包含两个基本的模块，即一个水印嵌入和一个水印提取(也称为水印检测系统)，数字水印嵌入的一般过程基本框架如图1所示[2]。