数字水印技术未来发展

赵晓华

西安电子科技大学，陕西西安 710071

1 数字水印技术

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。这种标记是能够证明版权归属或跟踪侵权行为的数字信息，像作者信息、公司商标等，从而有效地保护作者的合法权益。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:

1）隐蔽性。嵌入水印后的数据与原始数据相比，数字作品不会引起明显的降质，并且不易被察觉。

2）隐藏位置的安全性。水印信息隐藏于数据而非文件头中，文件格式的变换不会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。嵌入水印后的数据经受对数据一些恶意的处理，譬如滤波、再量化、抖动等以及一些蓄意的攻击后，应该还能得到嵌入的数据。

4）密钥的唯一性。不通的密钥将产生不同的水印。

2 数字水印的分类

数字水印有好多种，可以从不同的角度对其进行划分，划分结果见表1。

表1 水印划分方法及结果

3 数字水印技术的应用

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）数字作品的知识产权保护。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，而且可以做到与原作完全相同，所以只要原创者事先在自己的作品中嵌入水印技术，就可以有效地保护自己的版权，避免了不必要的纠纷；

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，使得货币等各种票据的伪造变得更加容易。因此目前很多发达国家在票据中已经开始使用水印技术，通过对票据中水印的有无判断，就可以方便快速地识别真伪；

3）声像数据的隐藏标识和篡改提示。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。没有标识信息的数据有时甚至无法使用，但直接将这些重要信息标记在原始文件上又很危险。数字水印技术提供了一种隐藏标识的方法，标识信息在原始文件上是看不到的，只有通过特殊的阅读程序才可以读取。这种方法已经被国外一些公开的遥感图像数据库所采用；

4）隐蔽通信及其对抗。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，更引发了信息战尤其是网络情报战的革命，产生了一系列新颖的作战方式，引起了许多国家的重视。网络情报战是信息战的重要组成部分，其核心内容是利用公用网络进行保密数据传送。迄今为止，学术界在这方面的研究思路一直未能突破"文件加密"的思维模式，然而，经过加密的文件往往是混乱无序的，容易引起攻击者的注意。网络多媒体技术的广泛应用使得利用公用网络进行保密通信有了新的思路，利用数字化声像信号相对于人的视觉、听觉冗余，可以进行各种时（空）域和变换域的信息隐藏，从而实现隐蔽通信。

4 数字水印技术的未来

数字水印技术的研究以计算机科学、密码学、算法设计等技术为基础，水印技术有待于解决的问题有水印算法安全性论证、水印攻击与水印稳健性评价、多重水印鉴别、水印与密码的结合等。

数字水印技术的用途很广，其应用领域还在不断地扩大。其未来发展的主要方向应该是：结合职能体技术，开发基于移动代理的数字水印追踪系统；面向电子商务，提供服务器端的完整性保护和客户端的数据认证；建立水印认证中心，提供各种网上服务；开发基于数字水印技术的数字作品；面向更广泛的数字媒体，如三维动画、数字地图等，开发基于数字水印的安全保护产品；与密码技术，尤其是数字签名技术相结合，构造综合的数据安全系统；使用各种生物认证技术（如指纹、视网膜）构造专人标识水印。

数字水印技术作为数据安全领域中的新生事物，具有很高的技术含量和很强的生命力，同时也孕育着巨大的商机，在未来社会经济发展中将产生巨大的作用，也将会有更多的人投入到数字水印技术的研究和产业化进程中来。

[1]王炳锡，陈琦，邓峰森.数字水印技术[M].西安电子科技大学出版社，2003.

[2]杨义先.数字水印理论与技术[M].高等教育出版社，2006.

[3]金聪.数字水印理论与技术[M].清华大学出版社，2008.

[4]刘海涛.数字音频水印算法的研究与设计[D].北京邮电大学硕士论文，2008.