數(shù)字水印和數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)
摘要 全球迅猛發(fā)展的Internet網(wǎng)絡(luò)給世界經(jīng)濟(jì)帶來了新的商機(jī)，數(shù)字技術(shù)提供了與原作品同樣精美的復(fù)制品，但同時(shí)使得數(shù)字媒體的版權(quán)保護(hù)問題日益突出。 本文介紹了最新的多媒體版權(quán)保護(hù)技術(shù)－數(shù)字水印的概念，在闡述數(shù)字水印的分類和特性的基礎(chǔ)上，提出了以數(shù)字水印為基礎(chǔ)的數(shù)字作品版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)，并研究了數(shù)字水印系統(tǒng)的處理框架和數(shù)字水印算法。最后對(duì)數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞 數(shù)字水印 數(shù)字產(chǎn)品保護(hù) 版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)

1 引言
隨著多媒體技術(shù)和數(shù)字傳輸?shù)难该桶l(fā)展，因特網(wǎng)和CD-ROM上的數(shù)字媒體應(yīng)用正在呈爆炸式的增長。數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可以對(duì)數(shù)字媒體（數(shù)字聲音、文本、圖像和視頻）的原版進(jìn)行無限制的任意編輯、修改、拷貝和散布，造成數(shù)字媒體作品的原創(chuàng)者巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并對(duì)數(shù)字媒體的安全權(quán)限提出了挑戰(zhàn)，促使數(shù)字媒體的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和信息安全問題日益突出，并已成為數(shù)字世界的一個(gè)非常重要和緊迫的議題。
目前的信息安全技術(shù)基本上以密碼學(xué)理論為基礎(chǔ)的，采用的傳統(tǒng)方法是將文件加密成密文的密鑰系統(tǒng)或公鑰系統(tǒng)，提高加密、解密系統(tǒng)密級(jí)的方法是不斷增加密鑰的長度。據(jù)報(bào)道：56 bit長密鑰的DES可在20多小時(shí)內(nèi)攻破，因而這種方法在實(shí)際中變得越來越不安全[1]。另外這種將文件加密成密文的方法，在將密文解開后就失去了保密意義；加密的密文還容易引起許多好事者的興趣，觸發(fā)他們積極破譯的激情。數(shù)字簽名技術(shù)是一種較新的技術(shù)。已用于檢驗(yàn)短信息的正式可靠性，雖然數(shù)字簽名的標(biāo)準(zhǔn)已被許多國家采納，可以通過私有密鑰對(duì)數(shù)字產(chǎn)品進(jìn)行簽名，檢測算法可用來檢測產(chǎn)品的內(nèi)容是否符合相應(yīng)的簽名，但因?qū)Χ嗝襟w中需要大量的簽名，因而對(duì)多媒體保護(hù)的不適用也不方便。由此可見目前的
保密方法在當(dāng)今廣泛應(yīng)用的Internet多媒體信息安全中難以起到全面保障的作用。
數(shù)字水印技術(shù)是九十年代中期信息安全領(lǐng)域的一個(gè)新方向。它是指用信號(hào)處理的方法
在數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽的水印標(biāo)記，并使人的感知系統(tǒng)察覺不出來，隱藏的水印標(biāo)記只有通過專用的檢測器才能提取出來的一種最新的多媒體保密技術(shù)。
數(shù)字水印技術(shù)源于是在開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下保護(hù)多媒體版權(quán)的新型技術(shù)，它可驗(yàn)證數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)擁有者、識(shí)別銷售商、購買者或提供關(guān)于數(shù)字產(chǎn)品內(nèi)容的其他附加信息，并將
這些信息以人眼不可見的形式嵌入在數(shù)字圖像或視頻序列中，用于確認(rèn)數(shù)字產(chǎn)品的所有權(quán)和跟蹤侵權(quán)行為。除此之外，它在證據(jù)篡改鑒定，數(shù)據(jù)的分級(jí)訪問，數(shù)據(jù)產(chǎn)品的跟蹤和檢測，商業(yè)視頻廣播和因特網(wǎng)數(shù)字媒體的服務(wù)付費(fèi)，電子商務(wù)的認(rèn)證鑒定，商務(wù)活動(dòng)中的票據(jù)防偽等方面也具有十分廣闊的應(yīng)用前景。自93年尤其是95/96年以來引起工業(yè)界的濃厚興趣，已成為國際上非?；钴S的研究領(lǐng)域[2][3][4]。

2 數(shù)字水印的分類和基本特性

2.1 數(shù)字水印技術(shù)從不同的角度分類
(1) 按作用劃分：按作用可劃分為魯棒性水印和脆弱性水印。前者主要應(yīng)用于數(shù)字作品中標(biāo)志著作版權(quán)信息，需要嵌入的水印能夠抵抗常見的編輯處理、圖象處理和有損壓縮，在歷經(jīng)有意或無意攻擊后水印不被破壞，仍能檢測出來提供認(rèn)證。后者主要用于完整性保護(hù)，判斷多媒體信號(hào)是否被篡改，對(duì)于篡改處能自動(dòng)標(biāo)記出來，它需要抵抗常見的有損壓縮如JPEG、JPEG2000和噪聲等。
(2)按載體分： 按水印的載體可將水印分為圖像水印、視頻水印、音頻水印、文本水印和圖形水印等。圖像水印指靜止圖像中加入水印，用于圖像數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)上圖片發(fā)布等。視頻水印主要在視頻流中加入數(shù)字水印，從而控制視頻的應(yīng)用，如DVD的控制存取，數(shù)字廣播的控制等。文本水印指在在PDF、DOC等文本文件中加入水印，防止對(duì)文本文件的修改。圖形水印指在計(jì)算機(jī)生成的二維或三維圖形中嵌入水印，以表明版權(quán)。
(3)按檢測分：在檢測過程中需原數(shù)據(jù)的技術(shù)稱為明水印，其魯棒性較強(qiáng)，但實(shí)用中受到一定的限制。無須原數(shù)據(jù)的檢測技術(shù)稱為盲水印，此種水印技術(shù)應(yīng)用較廣，尤其針對(duì)無法獲得原圖象的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，但對(duì)水印技術(shù)的技術(shù)要求較高。
(4)按內(nèi)容分：有意義水印是指水印是可視圖象，可為二值圖像或灰度圖像，其特點(diǎn)為如水印經(jīng)過攻擊受損后人們?nèi)钥蓮囊曈X觀察判斷。無意義水印為隨機(jī)碼，通過統(tǒng)計(jì)決策來確定信號(hào)中是否有水印。
(5)按用途分：分為版權(quán)保護(hù)水印、篡改提示水印、票據(jù)防偽水印、隱蔽標(biāo)識(shí)水印。
版權(quán)保護(hù)水印是在圖像加入水印后，圖像的擁有者希望他人看到圖像水印的標(biāo)記，并進(jìn)行商業(yè)性的使用，在經(jīng)過各種有意攻擊與無意編輯處理后水印仍然存在，如果水印遭到破壞難以檢測，則版權(quán)保護(hù)失敗。
篡改提示水印利用加在圖像中的水印來保護(hù)圖像內(nèi)容的完整性，對(duì)篡改的內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)注提示，并且需要抵抗有損壓縮等網(wǎng)上常見的傳輸格式。
票據(jù)防偽水印是加在紙質(zhì)票據(jù)的數(shù)字生成過程中，歷經(jīng)印刷、打印、掃描過程后人能將水印檢測出來，需要防止的是復(fù)制后水印不再存在。
隱蔽標(biāo)識(shí)水印是在圖像中加入注釋信息，對(duì)圖像進(jìn)行說明和作者簡介等，不占帶寬，要求隱藏的數(shù)據(jù)量較大。

2.2 數(shù)字水印的基本特性
數(shù)字水印應(yīng)用在數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)中必須滿足以下基本條件：
(1) 圖像在加入水印后不能改變圖像的視覺效果，水印在通常的視覺條件下不可見。
(2) 加過水印的圖像通過普通的圖像處理技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓縮后水印仍保持在圖像之中并能被檢測出來。
(3) 未經(jīng)授權(quán)者不能偽造水印或檢測出水印。
(4) 水印的圖像在經(jīng)受印刷、打印、掃描等模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換后仍能檢測出水印。

3 基于數(shù)字水印的數(shù)字作品保護(hù)系統(tǒng)

3.1 數(shù)字產(chǎn)品的銷售模型
在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，數(shù)字作品的銷售過程也是相當(dāng)復(fù)雜的，我們僅將相關(guān)的過程簡化為以下的模型，見圖1。作品的原創(chuàng)作者通過銷售商經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如Internet網(wǎng)）向用戶進(jìn)行銷售。在網(wǎng)絡(luò)傳送過程中，盜版者可以通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和圖像處理技術(shù)復(fù)制與原作品同樣的拷貝，或者進(jìn)行篡改后發(fā)送給顧客，作為購買者不能保障得到真實(shí)的原創(chuàng)作品，作為創(chuàng)作者和銷售商，他們將蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。










圖1 數(shù)字產(chǎn)品的銷售模型

3.2 基于數(shù)字水印的數(shù)字作品版權(quán)保護(hù)模型
我們針對(duì)數(shù)字作品的創(chuàng)作和銷售模型，考慮到從原創(chuàng)者、銷售商到購買者之間的權(quán)益關(guān)系，以及防止盜版的各種途徑，提出基于數(shù)字水印的數(shù)字作品保護(hù)模型，見圖2。


數(shù)字水印和數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)