隐形高手

一　帆

数码相机的诞生和应用，为人们获取图像提供了比传统摄影更大的便利，图像数据输入到计算机后，可以通过数字化的图像处理技术方便地进行加工、处理。与此同时，这种便利性也为图像的篡改和照片制假打开了方便之门。利用图像处理软件，可以方便地按照操作者的设想完成对图像的加工、处理。操作者不仅可以便利地进行图像的剪裁、拼接，亮度、对比度、色彩的调整，背景、文字的添加更改，甚至可以做到“移花接木”、“张冠李戴”、“无中生有”。一张照片通过图像处理，可能变得面目全非，让人真假难辨。

为了解决这个问题，科研人员在探索从源头解决数码照片真伪认证的技术，数字水印技术就是一种有效的方法。数字水印(Digitalwatermark)技术的基本思想源于古代的伪装术(密写术)，是信息隐藏技术的一个重要研究方向。数字水印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，并且不能被人的知觉系统察觉或注意到，只有通过专用的检测仪器或阅读器才能提取。其中的水印信息可以是作者的序列号、公司标志、有特殊意义的文本等，可用来识别文字、图像或音像制品的来源、版本、原作者、拥有者、发行人、合法使用人对数字产品的拥有权。水印中的隐藏信息能够抵抗各类攻击，即使水印算法是公开的，攻击者要毁掉水印仍然十分困难。除了数字图像内容的完整性验证以外，数字水印还可用于包括视频在内的数字作品的完整性验证、所有权验证，信息泄露追踪取证，以及非法分发等盗版行为的追踪和数字取证等。

数字水印技术主要具备下面几个特性：

安全性：数字水印的信息是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率；当然数字水印同样对重复添加有较强的抵抗性。加入水印和检测水印的方法对没有授权的第三方是保密的而且不可轻易被破解，即使被黑客拷贝到了也不能读出(数字水印系统使用一个或多个密钥来确保安全)。

隐蔽性：数字水印是不可感知的，而且不会引起原来数字作品明显的图像质量下降，即看不到数字水印的存在一

鲁棒性：是指在经历多种无意或有意的信号处理过程(比如传输、压缩，滤波，图像的几何变换等)之后，数字水印仍能保持部分完整性并能被准确鉴别。当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。(注释：鲁棒性是英文robustiles s的音译，是稳健性或稳定性的意思)

数字水印技术目前正处于一个快速发展阶段，应用领域也在不断扩展。现有的数字水印技术主要应用于以下几个方面：

数字作品的知识产权保护

版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。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，所以原创者需要给自己的作品加上版权标志。数字作品的所有者可用密钥产生一个水印，并将其嵌入到原始数据里，然后公开发布其水印版本作品。当该作品被盗版或出现版权纠纷时，所有者即可从盗版作品或水印版作品中获取水印信息作为依据，从而保护所有者的权益。

目前用于版权保护的数字水印技术已经进入了初步实用阶段。IBM公司在其“数字图书馆”软件中就提供了数字水印功能，Adobe公司也在其著名的Photoshop软件中集成了，Digimarc公司的数字水印插件。

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，特别是高精度彩色喷墨、激光打印机和高精度彩色复印机的出现，使得货币、支票以及其他票据的防伪变得越来越困难。此外，在从传统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，形成各种电子票据。数字水印技术可以为各种票据提供不可见的认证标志，从而大大增加了伪造的难度。美国、日本、荷兰都已开始研究用于票据防伪的数字水印技术。其中麻省理工学院媒体实验室受美国财政部委托，已经开始研究在彩色打印机、复印机输出的每幅图像中加入唯一的、不可见的数字水印，在需要时可以实时地从扫描票据中判断水印的有无，快速辨识真伪。

信息隐藏

即将作品的标题、注释等内容(如一幅照片的拍摄时间和地点等)以水印形式嵌入该作品中，这种隐式注释不需要额外的带宽，且不易丢失。另外，数字水印技术还可以用于隐蔽通信，这将在国防和情报部门得到广泛应用。

证件真伪鉴别

每个人生活中都需要不止一个证件：证明个人身份的身份证、护照等；证明某种能力的学历证书、资格证书等……由于缺少有效的监管措施，国内各种假证风行。通过数字水印技术可以确认各种证件的真伪，使得证件无法仿制和复制。

目前，德国已在保护和防止伪造电子照片的技术方面取得突破。在照片上对人所不可感知的信息进行处理，处理后的照片用肉眼看与原来完全一样，必须用专门的扫描仪器才能检测出数字水印。这种方法可以迅速、无误地确定证件的真伪。

篡改提示

由于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，基于数字水印技术的篡改提示是解决这一词题的理想途径，通过隐藏水印的状态可以判断声像信号是否被篡改。为实现该目的，通常可将原始图像分成多个独立块，再将每个块加入不同的水印。通过检测每个数据块中的水印信号，来确定作品的完整性。与其他水印不同的是，这类水印必须是脆弱的，并且检测水印信号时，不需要原始数据。

目前，用于数码图像认证的第一代数字水印技术已经相当成熟，随着数字水印技术的发展，数字水印技术将在电子商务、视频点播、远程教学和远程培训中发挥越来越大的作用。相信古老的密写术衍生出来的数字水印技术在数字时代一定大有作为。