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第七章可逆水印2013年11月21日陈真勇北京航空航天大学计算机学院先进计算机应用技术教育部工程研究中心2014-6-242第七章主要内容•可逆水印概念•典型可逆水印2014-6-243What is reversible watermarking•可逆水印Reversible/Invertible/LosslessA simple method•A simple method to make it reversibleData compression2014-6-2442014-6-245Why using it•Military multimedia data•Medical multimedia data•Other important data2014-6-246Astro-images•File header•Visible watermark•Non-reversible watermark •Reversible watermark2014-6-247Digital video watermarking formetadata embedding in UAV video •US Air Force Research Laboratory, Rome, NY,award #FA8750-04-1-0185Global Hawk Predator2014-6-24Digital video watermarking formetadata embedding in UAV video8MetaData ofPropertiesGPS coordinatesCamera anglesAltitudeTimeetc.2014-6-249Medical images •High fidelity •Much metadata •Automatic process2014-6-2410第七章主要内容•可逆水印概念•典型可逆水印2014-6-2411典型可逆水印算法Reversible watermarking methods can be divided into three categories as follows.•Data compression （基于图像数据压缩）•Difference expansion （基于差值扩展）•Histogram bin shifting （基于直方图修改）2014-6-2412Data compression•基于图像数据压缩的可逆水印基于图像压缩的可逆水印策略一般采用无损压缩算法将图像对人眼不敏感的部分进行压缩以腾出空间来嵌入水印。
图像数字水印技术研究综述纲要：从数字水印的系统模型下手，对多种数字水印算法的精华思想进行研究综述和对照剖析。
此中包含 LSB 算法、 Patchwork 算法等空间域数字水印算法， DCT 、 DFT 、DWT 及其各自衍生发展出的多种频次域数字水印算法，还有鉴于向量机的数字水印算法和鉴于跳频技术的数字水印算法。
指出了各样算法的特色和合用范围。
重点词：数字水印；图像；版权保护；空间域；频次域中图分类号： TP391 文件表记码： A 文章编号：1009-3044(2008)36-2742-03Summary on Image WatermarkingTechnology WANG Wen-juan(School of Information, Capital University of Economic and Business, Beijing 100026, China)Abstract: Start with Digital Watermarking system model, summary and analysis the essence of many digital watermarking methods. Including the space domain digital watermarking algorithm such as the LSB algorithm, and the Patchwork algorithms , frequency domain digital watermarking algorithm such as DCT, DFT, DWT and their derivatives. There are digital watermarking algorithm based on the vector machines anddigital watermarking algorithm based on frequency-hopping technology. At last point out the various featuresof the algorithm and its application.Key words: watermarking; image; copyright; space domain; frequency domain1前言数字水印是解决多媒体信息的版权保护难题的一种技术，它是指利用数字作品中广泛存在的冗余数据和随机性，把版权信息等内容的数据（水印）嵌人到数字作品中，经过从加了水印的数字作品中检测或提取水印（有关版权的信息），进而起到保护数字作品版权的一种技术。
数字水印读书笔记数字水印(Digital Watermark)技术，是指在数字化的数据内容中嵌入不明显的记号。
被嵌入的记号通常是不可见或不可察的，但是通过计算操作可以检测或者被提取。
水印（一段文字、标识、序列号等）与原始数据(如图象、音频、视频数据)紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。
随着数字技术和因特网的发展,图像、音频、视频等形式的多媒体数字作品纷纷在网络上发布,其版权保护与信息完整性保证逐渐成为迫切需要解决的一个重要问题·数字水印(digital watermarking)技术作为信息隐藏技术研究领域的重要分支,是实现多媒体版权保护与信息完整性保证的有效方法,目前也正成为信息领域的一个研究热点。
其基本特点主要有：（1）不可见性(imperceptibility)，(2)鲁棒性(robustness)，(3)安全性(security)，(4)可证明性。
数字图像从不同角度的分类按作用划分：鲁棒水印和易碎水印按载体分：图像水印、视频水印、音频水印、文本水印和图形水印等按检测分：明水印、盲水印按内容分：水印是可视图象、水印为随机码按用途分：版权保护水印、篡改提示水印、票据防伪水印、隐蔽标识水印我们主要区分下鲁棒水印与易碎水印的应有特性，（1）易碎水印的特性：水印在通常或特定视觉条件下不可见;水印能被最普通的图像处理技术改变;未经授权者很难插入一个伪造水印;经授权者能很快地抽取出水印;水印能在图像剪切操作后仍存在;从抽取出来的水印中能看出哪里被改变（2）鲁棒水印的特性：水印在通常或特定视觉条件下不可见;加水印的图像经过普通的图像处理技术后水印仍然保持在图像中;未经授权者很难检测出水印;经授权者能很快地抽取出水印;加水印的图像经过印刷或重新扫描后水印仍然能被抽取出来数字水印的应用1)版权保护数字作品的所有者可用密钥产生水印,并将其嵌入原始数据,然后公开发布其水印版本作品。
基于MPEG摘要：根据mpeg-4视频标准的编码特点和结合mpeg-4编码原理，本文提出了一种适用于版权保护的基于mpeg-4视频水印算法。
该算法的基本思想是：首先从亮度分量量化后dct系数的中低频范围中获取水印信息，然后将获取的水印信息嵌入到视频序列i帧全部亮度分量的dct系数中，最后给出仿真实验和结果分析。
仿真实验表明，该算法具有较好的不可见性。
关键词：mpeg-4 dct系数视频水印版权保护中图分类号：tp309.7 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2012）11-0127-021、引言在过去的十年中，数字多媒体数据的应用技术正以空前的速度得到发展。
并且随着计算机网络和互联网技术的发展，多媒体数字产品的获取、复制和传播等变得越来越容易，这样就使得多媒体数字作品的版权保护受到威胁，严重的还会影响多媒体信息产业的前途。
数字水印技术作为解决版权保护的一种新的有效手段，已经得到广泛的应用。
mpeg-4作为一种新的、高效的压缩编码方式，由于充分利用了人眼视觉特性，因此目前基于mpeg-4压缩标准的视频水印算法已经成为研究的热点。
本文在对mpeg-4视频编解码基本概念和基本过程研究分析的基础上，提出了一种适用于版权保护的基于mpeg-4的数字视频水印算法。
2、算法的基本思想本文算法中采用的是4：2：0的mpeg-4图像格式，即亮度信号为全分辨率，色度信号为1/4分辨率，即色度元素数在垂直方向和水平方向上均是亮度元素的一半。
i帧图像的每个宏块包括大小为8×8的6个子块，其中y代表4个亮度子块，u和v分别代表一个色度子块。
4个8×8亮度宏块经过dct变换后，然后按照zig-zag 扫描方式进行扫描，每个亮度宏块经zig-zag扫描并且排列后得到64个系数，排在前面的一般为低频和中频系数，其后的为高频系数。
低频代表图像像素之间慢变化，高频代表图像像素之间的快变化，因此中低频部分包含了图像的大部分能量，也就是说对人视觉最重要的信息部分都集中在图像的中低频部分，而高频部分代表图像中的噪声部分，这些容易通过有损压缩或者滤波等处理掉。
一、数字水印技术的概述1.1数字水印的概述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。
但是同时也带来了一些负面影响,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。
所以，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。
二是一旦被解密后，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，这时，数字水印技术便被提出了。
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型技术，原作者的创作信息和个人标志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，只有专用的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数据的欣赏价值、使用价值为原则。
数字水印技术基本特征主要有：鲁棒性、不可见性、不可检测性、自恢复性。
数字水印的主要应用领域有版权保护、盗版跟踪、图像认证、票据防伪、标题与注释、拷贝保护。
数字水印按特性划分分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印；按水印所附载的媒体划分分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等；按检测过程划分分为明文水印和盲水印；按内容划分分为有意义水印和无意义水印；按用途划分分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印；按水印隐藏的位置划分分为时（空）域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。
尽管人们都在努力发展和完善数字水印技术，但水印技术仍然没有完全成熟和广为人们理解，而且还有很多问题没有得到解决。
尽管水印技术很难在短期内取得突破，但是，鉴于水印技术的广泛的应用价值，有必要对水印技术作一番深入研究。
