用于文本认证的脆弱水印研究综述

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完全脆弱与半脆弱图像水印的比较研究

印的比较研究木
赵洁张众维
天津３Ｏ０３８４）（天津城建大学计算机与信息工程学院摘
要：随着科技的发展，数字水印技术作为数字作品产权保护的一种有效手段得到
了广泛的关注。本文通过对认证型水印技术的研究，详细比较了完全脆弱数字水印方案和半脆弱数字水印方案，并实现了基于ＧｕＩ的脆弱性水印演示系统，集成了基于校验和的完全脆弱水
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｌ１ｅｒａｐｉｄｄｅＶｅｌＯｐｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ
印算法和基于ＪＰＥＧ压缩不变量的半脆弱水印算法，指出了脆弱性水印的发展前景和未来的研
究方向。
关键
词：数字水印完全脆弱半脆弱图像认证
、
ＣＯｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙＯｎｔｈｅＦｒａｇｉｌｅａｎｄＳｅｍｉ — ｆｒａｇｉｌｅＩｍａｇｅＷａｔｅｒｍａｒｌ【ｉｎｇ
ｌ引言
２脆弱性水印技术
随着科技的迅速发展，多媒体数字作在通
过网络大量传播和交流的同时容易受到各种攻击。数字水ＩＪ作为一种有效的数字产品版权保护技术被广泛应用。为了检测和鉴定原始数据是否被篡改，脆弱性水印应运而生。脆弱性水印可分为两类，一类是完全脆弱水印【，它只是对图像的

基于脆弱数字水印的文本认证技术

脆弱性水印基本功能之一，最理想的算法是能够计算修改的位置和破坏量多少，甚至能够分析篡
改的类型，且对被篡改的内容进行有效恢复。．并２盲检测性。印提取不需要原始载体数字文本，水在
一
蔽性差。当图像块中黑像素所占百分比太高或是太低时，该块就无法嵌入信息。ｕ出在变换域嵌Ｌ提
入水印。先将二值图像经模糊预处理转换为灰度图像，然后对灰度图像进行ＤＴ变换。过修改灰Ｃ通度图像的ＤＣ系数来嵌入水印。算法对局部噪声该具有一定的鲁棒性．提取水印时需原始图像，但应
些特定应用或特殊场合中，并无可利用的原始
“” Ｏ表示白像素，（）８８图像块ｂ中黑像素的Ｐｂ为ｘ比例，Ｐｂ＝ｂ／４等式中Ｎ（）黑像素的个即（）Ｎ（６，）ｂ是数。该算法可以调整它的鲁棒性，以抵抗通常的可图象处理引起的破坏。但是它嵌入容量小，隐视觉
脆弱文本水印具有检测篡改、脆弱性、隐蔽性等基本特征。未来的文本认证水印技术需要在脆弱文本水印信息的理论、弱文本数字水印标准化技术的研究以及脆弱文本数字水印新思路的研究等方面，行深脆进
入的展开。关键词：字水印；数文本认证；弱文本水印；改检测脆篡
在不影响数字文本原始信息质量的前提下。将与媒体内容提要相关或不相关的标志信息作为水印直接参与嵌入数字文本内容中。当数字文本内容

用于版权保护和完整性验证的半脆弱数字水印技术

用于版权保护和完整性验证的半脆弱数字水印技术黄继风何孝富上海师范大学计算机科学与技术系，上海200234jfhuang@摘要提出了一种半脆弱数字水印技术，对原始图象进行2层小波变换，将变换后的小波近似系数以相邻的4个系数（2X2）为一组，计算每组的均值，利用原始图象的HVS特性，以均值为载体嵌入水印信号，对一般的图象处理操作（有损压缩、中值滤波等），系数的均值比单个系数有较强的稳定性。

提取水印时不需要原始图象，实验结果表明，该算法对一般的图象处理操作具有好的鲁棒性而对篡改攻击能准确的识别和定位。

关键词半脆弱数字水印完整性验证版权保护小波变换Semi-fragile watermarking for copyright protection and imageauthenticationHuang JiFeng,He XiaoFuDepartment of Computer Science and Technology,Shanghai Normal University,ShangHai 200234jfhuang@Abstract In this paper,we propse a semi-fragile watermarking technology for copyright protection and image authentication.We transform the image into wavelet domain and group the four adjacent wavelet coefficients. Utilizing the characteristics of the human visual system,we embed a digital signal into the average value of the four adjacent wavelet coefficients since the average value has better stability than single wavelet coefficient. This method needn’t original image when extracts the watermark.Experimental results show the effectiveness of this method which is robust to common image process and fragile to malicious attack.Keywords semi-fragile watermark, image authentication, copyright protection ,wavelet transform1 引言近年来，数字水印技术得到了学术界和产业界的广泛关注，包括文本、图象、音频和视频的许多数字水印系统被提出，其中有两类典型的技术被广泛地研究，鲁棒性水印技术和脆弱性水印技术，如果用于版权保护，则希望水印足够鲁棒，并能承受大量的包括有意的（如恶意攻击）或无意的（如图象压缩、滤波、噪声污染、尺寸变化等）破坏，若攻击者试图删除水印，则将导致多媒体产品的彻底破坏。

基于文字下划线特征变化的脆弱型文本水印

第２５卷第１１期
２００８年１１月
计算机应用与软件
ＣｏｕｅｐｉａｉｎｎｏｔｒｍｐｔｒＡｐｌｃｔｓａｄＳｆｗａｅｏ
Ｖｏ．５Ｎｏ１１２．１Ｎｏ．２０ｖ０８
基于文字下划线特征变化的脆弱型文本水印
水印攻击，在大部分情况下能对篡改进行精确定位。
关键词文本水印脆弱水印特征编码检测篡改
ＦＲＡＧＩＥＬＴＥＸＴＷＡＴＥＩＡＲＫＩＮＧＢＡＳＥＤｏＮＣＨＡＮＧＩＮＧＴＨＥＣＨＡＲＡＣＴＥＲＳ ’
ＵＮＤＥＲＬＩＮＧＮＩ
ＦａｇＷａｇｈｎＳｕＭｉｌｉｎｎｓｅｇｈｎｇｅ
（ａｕｔｆｒｔｎＥｇｎｅｎ，ｉｎｘｎｖｒｔｉｃｎｅｈｏｇＧｎｈｕ３１０Ｊｎｘ，ｈｎ）ＦｃｌｏＩｏｍａｉｎｉｒｇＪａｇｉｉｓｙｏＳｅｅａｄＴｃｎｌｙ，ａｚｏ４００，ｉｇｉＣｉａｙｆｎｏｅｉＵｅｉｆｃｎｏａ
ｔｅｎａｃｒａｃｉｐｃｆｅｕｎｅｅｅｓｏｅｅｔｅｗａｅａｋｎ．Ｔｅｔｅｒｔａｎｌｓｓａｄｔｅｅｐｒｎａｅｕｔｄｍｏ。ｈｎｉｃｏｄｎｅｗｔａｓｅｉｃｓｑｅｃｍｂｄｒｄｔｃｓｔｔｒｒｉｇｈｉｈｍｈｈｏｅｉｌａｙｉｎｘｅｍｅｔｌｓｌｅｎｃａｈｉｒｓｓｒｔｈｔｈｌｏｉｍｓｇｏｔｈｅｃｐｉｉｔｎｓｓｎｉｖａｉｕａｅｍａｋａｔｃｓｎａｏｉｏｈｍｐｒａｃｒｔｌｔａｅｔａｅａｇｒｈｉｏｄａｅｉｔｔｔｍｐｒｅｔｌｙａｄｉｅｓｉｅｔｖｒｓｗｔｒｒｔｋ，ａｄｃｎｐｓｔｎｔｅｔｂｉｔｏｏａｉａｅｃｕａｅｙｉｎ

脆弱性数字图像水印算法比较研究

中圈分类号：Ｔ３１１Ｐ９．４
脆弱性数字图像水印算法比较研究
张弘，王颖
（中科院研究生院计算与通信工程学院，北京１０４）００９
摘
要：脆弱性数字水印能为多媒体内容完整性认证和篡改检测提供有效的解决方案。该文对用于图像认证的脆弱性数字水印技术的研究
［ｙｗｏｄｉｄｇｔｌｔｒａｋｆｇｌ；ｅ－ａｉ；ｏｔｎｕｅｔａｉｎｔｐｒｏａｉａｉｎＫｅｒｓｉｉｅｒ；ａｉｓｍｉｇｌｃｎｅｔｔｎｉｔ；ａｅｃｌｔａｗａｍｒｅｒｆｅａｈｃｏｍቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｌｚｏ
随着信息技术和计算机网络的飞速发展，数字多媒体信息表达的效率及准确度大大提高，给人们带来了极大的好处。但同时数字多媒体信息的易复制和易修改等数字特性使得其
脆弱性水印系统的特征应由具体的应用需求所决定，下
［ｂｔａｔＦａｉｉｉｌａｅｍａｋｅｈｉｕｓｒｖｄｆｃｉｅｏｕｉｎｒｌｍｅｉｃｎｅｔｕｈｎｃｔｎｎｍｐｒｅｅｔｎＴｉｐｐｒＡｓｃ］ｒｇｌｄｇｔｔｒｒｃｎｑｅｏｉｅｅｅｔｌｔｓｏｔｄａｏｔｎｔｅｔａｏｄｔｅ－ｔｃｉ．ｈｓａｅｒｅａｗｔｐｖｓｏｆｍｕｉａｉｉａａｄｏ
现状、一般原理、基本特征、典型算法进行了综述，并对４种典型算法进行了实验研究，分析比较它们在经过剪切、缩放、ＪＥ压缩、ＰＧ
局部修改等处理时的脆弱性，给出脆弱性数字水印技术的发展方向。关健词：数字水印；弱性；半脆弱性；内容认证；篡改定位脆

一种有效的脆弱型文本数字水印技术

数字水印是一门新兴的边缘学科。根据其对攻击的抵抗
能力，字水印可分为鲁棒型水印、碎型水印、易碎性水数易半印。鲁棒型水印主要应用于数字图像的知识产权保护，防止非
法获取，改具有较强的鲁棒性。易碎型水印则主要应对修
用在图像内容的完整性和可信性的验证，对修改具有较强的敏感性。半易碎数字水印则可区分偶然修改和恶意窜改，只对恶意窜改较为敏感 “］。所谓认证水印，就是在保证数字媒体信息一定视（听）质量的前提下，或觉将与媒体内容相关或不相关的标志信息作为水印直接嵌入媒体内容中，当媒体内容需认证时，可将水印提出以鉴定其是否真实完整。认证水印通常分为脆弱水印和半脆弱水印… 。当前，几乎所有与脆弱水印相关的文献都是用来研究保护图像或者音频等方面的叫。而文本数字水印方面的研 ’
（．ｆｍｔｎＥｇｅｉｏｅ。ｅｔｌｏｔＵｉｒｔ，ｈｎｓｕａ４０７，ｈａ．ｈｚｏｓｔｅｆＴｈｏｇ，ｈｚｏ１ＩｏａｉｎｉｅｎＣｌｇＣｎａＳｕｎｅｉＣａｇａｎｎ１０５Ｃｉ；２ＺｕｕｎｉｔｏｅｎｌｙＺａｕｎｒｏｎｒｇｌｅｒｈｖｓｙｈＨｎｈＩｔｕｃｏｈ
ＮｅｆｃｉｅＦａｉｅｔＷａｅｍａｋｎｅｈｉｕｏｅｔＡｕｈｎｉａｉｎｗＥｆｔｒｇｌＴｘｔｒｒｉｇＴｃｎｑｅｆｒＴｘｔｅｔｔｅｖｅｃｏ
ＸＩＯｉｑｎ。ＡＨａ－ｉｇ一，ＬＵｏｓｎ。ＩＧａ・ｏｇ

数字水印技术综述

数字水印技术综述一、引言关于水印，相信大家对于纸币水印不会陌生，指的是传统水印，将他对着光照我们可以看到其中隐藏的图像，这些传统的水印用来证明其内容的合法性。

这种水印技术应用到数字领域就称之为“数字水印”——数字信息产品版权保护和数据安全维护的技术。

1993年A.Z.Tirkel在他的文章中首次使用了“water mark”标志着数字水印技术作为一门正式研究学科的诞生。

在这短短十几年的研究中，数字水印发展迅速。

数字水印几乎成为信息隐藏技术的主旋律。

在数字化时代，对于数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证问题方面，数字水印提供了一个新的方向，它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，创作者的创作信息和个人标志通过数字水印系统以个人所不可感知的水印形式嵌入在多媒体中，不论如何传播，版权信息都不会消失，通过专用的检测器或计算机软件才可以检测出隐藏的数字水印。

一般的数字水印具有如下特点：1、可证明性：水印应能为受到版权保护的信息产品的归属提供完全可靠的证据。

水印算法能够将所有的有关信息（如注册的用户号码、产品标识或有意义的文字等）嵌入到被保护的对象中，并在需要的时候将这些信息提取出来。

水印可以用来判别对象是否受到保护，并能够监视被保护数据的传播、真伪鉴别以及非法拷贝控制等。

2、不可感知性：指视觉或听觉上的不可感知性。

即只因嵌入水印导致数据的变化对于观察者的视觉或听觉系统来讲应该是不可察觉的。

不过目前也有一些水印技术是可感知的，比如直接在图片上打上烙印等等，可用于标示与注释。

3、稳健性：指水印应该能够承受大量的物理和几何失真，如恶意攻击，或者图像压缩、滤波、打印、扫描、复印等等。

经过这些操作之后，稳健的水印算法应仍能从水印载体取出嵌入的水印或证明水印的存在。

二、基本理论框架通用的水印技术包含两个方面：水印的嵌入和水印的提取或检测水印信息可以是任何形式的数据。

密钥是用来加强安全性。

以避免为授权的恢复或修复水印。

一种新颖的用于图像内容认证、定位和恢复的半脆弱数字水印算法研概要

第４期２０１０年４月电子学报ＡＣｒＡⅡ正ａ１１ｔ０ＮＩＣＡＳＩＭＣＡＶｄ．３８Ｎｏ．４Ａｐｒ．２０１０一种新颖的用于图像内容认证、定位和恢复的半脆弱数字水印算法研究段贵多１，赵希２，李建平１，廖建明１（１．电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都６１００５４；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ０ｆＳＩ珊ｅｙ，Ｇｕｉｌｄｆｏｒｄ，ＧＵ２７ＸＨ，ＵＫ）摘要：本文提出了一种半脆弱，分块和基于内容的数字水印技术．该算法可以准确的实现篡改区域的认证，定位和恢复．算法基于独立分块技术将用于认证的水印比特嵌入到每个块的Ｓｌａｎｔ变换域的中频区域．嵌入过程是基于我们通过实验发现大部分的Ｓｌａｎｔ中频系数的正负符号在非恶意操作前后保持不变这一性质．在恢复系统中，恢复比特来源于原图压缩后的数据并将此数据嵌入到图像的最低有效位以实现自恢复．认证度由虚警检测率和误警检查率测定．仿真实验表明我们的算法能够准确的检测和定位出篡改区域并能实现篡改区域的近似恢复．另外，与基于ＤＣＴ和ＰＳＴ变换的算法相比，我们的算法能够更有效的抵抗一些恶意和非恶意操作同时实施的操作．关键词：半脆弱水印；图像认证；恢复中图分类号：ＴＰ３０９．２文献标识码：Ａ文章编号：０３７２．２１１２（２０１０）０４－０８４２．０６ＡＮｏｖｅｌＳｅｍｉ—ｆｒａｇｉｌｅＤｉｇｉｔａｌＷａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＩｍａｇｅＣｏｎｔｅｎｔＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ，ＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＲｅｃｏｖｅｒｙＤＵＭｑＣｕｉ．ｄｕ０１，ＺＨＡＯＸｉ２，ＬＩＪｉａｎ．ｐｉｎ９１，ＬＩＡＯＪｉａｎ—ｍｉｎｇ（１．Ｓｄｗｄｏｆ凸哗Ｓ豳．ｎｍａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥ／ｅａｒｔｍ／ｃ溉ａｎｄＴｅｃｈｎｄｏｇｙｏｆＣｈ／ｎａ，Ｓ／ｄｍａｎｃ＾啦，６１００５４，Ｏ＝／ｎａ；２．ＯＷｏｎ，，刎ｏｆＣｏ．删ｉｎｇ，ＵｒｇｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｕｒｒｅｙ，Ｇｕｄｄｆｏｒｄ，ＧＵ２７ＸＨ，ＵＫ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｅｍｉ－ｆｒａｇｉｌｅ，ｂｌｏｃｋ－ｗｉｓｅａｎｄｃｏｎｔｅｎｔ－ｂａｓｅｄｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔａｍｐｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙｉｓｇｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｎｏｎ－ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｂｌｏｃｋｓａｒｃｕｓｅｄａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｍａｒｋｂｉｔｓｆｏｒａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｒｅｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｍｉｄｄｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｉｏｎｏｆｅａｃｈｂｌｏｃｋｉｎｔｈｅＳＴＳｌａｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｄｏｍａｉｎ．Ｔｈｅｅｍｂｅｄｄｉｎｇｐ［ｏｃｅｓｓｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｉｓｃｏｖｅｒｙｗｈｉｃｈｔｈｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＩＩｌｏｓｔＳＴｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｍａｉｎｔａｉｎｉｎｖａｒｉａｎｔ．Ｆｏｒｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｂｉｔｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｏｒｉｇｉｎａｌｉｎｌａｇｅａｒｅｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｌｅａｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｂｉｔｓ（ＬｓＢ）ｏｆｔｈｅｗａｔｅｌ／ｎａｒｋｅｄｉｍａｇｅ．Ｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅａｕｔｈｅｎｔｉｃｉｔｙｉｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｔｈｅｆａｌｓｅｐｏｓｉｄｖｅｄｅ删∞ｒａｔｅａｎｄｆａｌｓｅｎｅｇａｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒａｔｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｏｕｒｍｅｔｈｏｄｉｓａｂｌｅｔ０ａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｃｔａｎｄｌｏｃａｌｉｚｅｔｈｅｔａｍｐｃｒｅｄｒｅｇｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｉ＇ｌｌ？ｏｖｅｒｉｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ａｓｃ０Ｉ呷ａｒｅｗｉｔｈｔｈｅＤｃｒａｎｄＰｓＴｂａｓｅｄｓｃｈｅｍｅｓ，ｏｕｒｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｏｂｔａｉｎｓｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｈｅｎｂｏｔｈｍａｌｉｃｉｏｕｓａｎｄｎｏｎ－ｍａｌｉｃｉｏｕｓｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｓａｒｃａｐｐｌｉｅｄｔｏｇｅｔｈ－ｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ－．ｓ删一仃ａｇ．ｄｅｗａｔ岛ｍａｒＩ（；ｉｍａｇｅａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ；ｒｅｃｏｖｅｒｙ１引言过去的十多年里，由于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和软件工具的迅速发展使得网络信息的复制和修改变得极其容易．如何保护这些信息内容的完整性和真实性成为了当前迫切需要解决的问题之一．传统的数字签名技术虽然能够达到内容认证的目的，但数字签名作为附加信息随原作品信息传递的方式，使得作品信息一旦发生格式改变，签名就很容易丢失，从而造成认证的失败．更重要的是数字签名无法实现篡改区域的定位和恢复，而知道篡改位置和内容具有实际应用的价值．脆弱和半脆弱水印技术是数字签名技术的一个有效补充，他们在多媒体信息内容认证，定位和恢复中已发挥了重要的作用．脆弱水印技术ｕｏＪ是一种最敏感的水印技术，它不允许作品信息有任何的改动，甚至是一个比特的改动．然而，随着由传输和存储引起的轻微的信号处理操作，诸如ＪＰＥＧ压缩，加噪，被认为是可接受而且是需要的操作后，半脆弱水印更适合于实际应用的收稿日期：２００９－０２－１２；修回日期：２００９－０４－２８基金项目：国家８６３高技术研究发展计划（Ｎｏ．２００７ＡＡ０１２８４２３）；国家自然科学基金（Ｎｏ．６０７０３１１３）万方数据第４期段贵多：一种新颖的用于图像内容认证、定位和恢复的半脆弱数字水印算法研究８４３需要，吸引了众多研究者的注意．半脆弱水印技术能够检测到对信息内容的恶意操作而允许非恶意操作通过．过去的十几年里，研究者们提出了许多用于图像内容认证的半脆弱水印的算法Ｈ一０ｌ，这些算法大致可以分为空域算法和变换域算法．空域算法常采用最低有效位（ＬＳＢ）算法，其算法简单，易于实现．但由于空域算法对非恶意操作的鲁棒性较差，所以变换域的算法更符合实际应用的需求．常见的变换域算法有基于离散余弦变换（Ｄ（Ｔ）［５，６｜，刚７］和离散小波变换（ＤＷＴ）Ｅ８枷］．一种典型的ＤＣＴ域的半脆弱水印算法是ｈ和‰提出的ｂＪ．该算法不仅能够检测和定位篡改区域，还能够较好的抵抗ＪＰＥＧ压缩操作（ＱＦ＝５０）．然而关于其他非恶意操作的抵抗情况文中并未涉及．文献［７］中Ｈｏ等提出了一种基于ＰＳＴ变换的半脆弱水印算法，算法采用的是典型的独立分块技术，并利用文献［４］中的自恢复方法实现了篡改区域的近似恢复．实验结果证明，与传统的基于ＤＣＴ变换的算法相比，基于ＰＳＴ的算法有一定的优越性．最近，研究者们集中研究了基于ＤＷＴ的半脆弱水印算法旧００｜，这是因为ＤＷＴ在空间域和频域具有良好的局部化特性使得认证过程不再需要分块技术即可实现．今后，我们期望使用ＤＷＴ技术提高篡改检测的精确度．本文基于Ｓｌａｎｔ变换提出了一种半脆弱水印算法，选择Ｓｌａｎｔ变换主要是基于以下考虑：（１）Ｓｌａｎｔ变换已经在图像编码中展示了优越性ｕ川，它能够显著地减少带宽，从而对于一般大小的图像块编码具有更少的均方误差；（２）基于Ｓｌａｎｔ变换的编码方法比基于其他的酉计算方法所得到的图像质量更好；（３）类似于Ｗａｌｓｈ．Ｈａｄａｍａｒｄ变换，Ｓｌａｎｔ变换在能量压缩方面是次最优的［１６］，这点对于水印信息隐藏在中高频的扩频中是及其有利的ｍ１；（４）根据实验，ＳＴ域中大多数的中频系数的正负符号在ＪＰＥＧ压缩和Ｇｕｓｓｉａｎ加噪前后保持不变，利用这个重要的性质，我们通过调节系数值完成水印的嵌入．另外，在一些现存的算法中【１３．１４｜，研究者们主要注重单个的操作，如ＪＰＥＧ压缩，复制和粘贴操作，但在实际应用中，图像更有可能的是同时经历这些操作．另外，很多算法［７，１５］只注重误警检测率（Ｐ即），很少提及虚警检测率（Ｐ刚），但我们认为两者的同时考虑有助于提高算法的准确性．基于以上考虑，我们选择８×８大小的独立分块技术．虽然独立分块技术存在安全性和分块大小与检测精度有关的问题，但不失为一种简单可行的好办法．图像首先被分成了互不重叠的８×８的小块，然后对每个小块实施Ｓｌａｎｔ变换，并将用于认证的水印比特嵌入到每个块的Ｓｌａｎｔ变换域中的中频区域．在恢复系统中，恢复比特来源于原图压缩后的数据并将此数据随机嵌入到图像的最低有效位以实现自恢复．认证度由Ｐ伊和Ｐ州测定．２算法分析２．１Ｓｌａｎｔ变换简介Ｓｌａｎｔ变换的正反变换可以表述如下：［Ｖ］＝［曲］［Ｕ］［曲］１ｆ１、［Ｕ］＝［＆］’［ｙ］［＆］其中，［ｕ］代表原图，其大小为ＮＸＮ，［ｙ］表示变换后的矩阵，［曲］为ＮＸＮ的酉Ｓｌａｎｔ矩阵，其表示如图１．１以二０｛。

用于内容认证的半脆弱音频零水印算法

ｃｍｐｎｎｓｏｏｔｕｉｏｓｕｔｅｏｗｔｒａｋｎ，ｅｓｒｄｔｅｉｅｃｐｉｉｔｆｔｒａｋｎｇｒｔｍ，ａｄａｈｅｅｏｏｅｔｆｈｓａｄｏｔｃｎｔｃｒ — ａｅｏｒｚｍｒｉｇｎｕｅｍｐｒｅｔｌｙｏｅｈｂｉｗａｍｒｉｇａｏｉｌｈｎｃｉｖｄ
ｂｉｄｄｔｔｎ２ｔｉｒｕｅｈｉｌｏａｒａｋｎａｅａｏａｌｂｄｐｉｎａａｔｅａｄｏｓｇｎＭｏｌｅｃｏ；（）ｉｄｓｂｔｔｅｐｅｓｆｗｔｍｒｉｉｇｓｒｔｎｌｙａｏｔｇａｄｐｉｕｉｅｍｅｔｉｎｅｉｔｉｄｘｅｇｍｉｙｎｖｎ
区域。实结果表明，验该算法对于常规攻击具有较好的鲁棒性，对恶意攻击还体现了强的篡改定位能力。很
关键词：零水印；半脆弱水印；内容认证；篡改定位；自适应分帧中图分类号：Ｎ１．１Ｔ９８９文献标志码：Ａ
Ｓｅｉｆａｉｅａｄｉｅｏ－ｔｒｒｉｌｏｉｈｏｏｔｎｔａｔｎｃｔｏｍ・ｒｇｌｕｏｚｒ・－ｗａｅｍａｋｎｇａｇｒｔｍｆｒｃｎｅｕｈｅｔａｎｉｉ
ｆｍｅｈｄｎｐｏｅｅｃｐｂｌｙｏｍｅｎｃｌａｉｎｂｓｅｓｆｅｕａｔｃｓ３ｔｓｄｍｈｌｅｒｅｍｔｏ，ａｄｉｒｖｄｔａａｉｔｆａｐｒｇｌａｉｔｎａｄｒｕｔｓｏｇｌａａｋ；（）ｉｕｅｕｉｖｌａｍｈｉｔｉｏｚｏｏｎｒｒｔｅ

多媒体信息内容认证中的半脆弱数字水印技术

到的攻击行为。探讨了半脆弱数字水印技术研究需要解决的问题和今后发展的方向。关键词：内容认证；弱性数字水印；脆半脆弱数字水印中图分类号：Ｐ９文献标识码：Ｔ３１Ａ
０引言
作为数字媒体作品知识产权保护的一种有效手段，数字水印技术得到了广泛关注，已成为国际学术界研究的一个并热点… 。目前对数字产品的保护技术一般可以分为两类：一是用于版权保护的鲁棒性数字水印技术；二是用于内容完整性、真实性认证的脆弱性数字水印和半脆弱性数字水印。认证是多媒体信息安全技术的一个重要方面。计算机网络传输中的图像认证一般分为两类Ｊ精确认证和内容认：证。精确认证把图像作为一个整体，图像的任何篡改均是对不允许的，即如果有１比特的改变，图像就不能通过认证，也称为完全认证。内容认证是指在保持图像作品内容基本不变的情况下，允许作品有一定程度的失真，而对明显改变图像内容的操作和恶意篡改则拒绝通过认证，称为选择性认证。也脆弱水印对嵌入有水印的图像的任何修改都非常敏感，因而适用于精确认证场合；而半脆弱水印对保持图像内容基本不变的操作（图像压缩和增强等）如是鲁棒的，而对恶意的修改是脆弱的，因此适用于内容认证。半脆弱水印作为一项新型数字媒体认证技术，这几年得到迅速发展，并且逐步从静止图
维普资讯
第２７卷
２００７年６月
文章编号：０１９８（０７Ｓ —０６０１０ — ０１２０）１２８— ３

脆弱水印技术论文

脆弱水印技术论文基于脆弱水印的视频图像内容认证研究专业电子信息工程基于脆弱水印的视频图像内容认证研究摘要多媒体内容的完整性认证，尤其是图像的完整性认证，是近几年来随着网络技术的发展而兴起的，其解决方案主要集中在脆弱数字水印技术上。

本文通过对脆弱水印技术的研究，实现了一种基于脆弱水印的视频图像内容认证算法。

针对实现过程中发现的问题，提出了相应的算法改进，并用实验结果论证了算法的合理性。

论文首先对脆弱水印进行理论分析，介绍了其研究现状，主要应用，存在的问题以及未来的研究方向等；然后论述了认证水印基本框架、分类、各种典型算法、主要的攻击方式等，最后重点介绍了本文实现的一种适用于视频图像内容篡改证明和完整性认证的完全脆弱水印算法以及针对其不足所进行的改进。

该算法利用图像自身的特征生成水印信号，并将水印信号嵌入到选定的图像块的LSB。

从而有效地抵抗了伪认证攻击，同时水印提取不需要原始图像，实现了盲检测功能。

为了增强水印信息的安全性，引入了Arnold 置乱算法，不但可使原始块与其内容保存块在空间分离，而且在逻辑上也无章可循，这就让整个认证链加长，消除了原算法缺陷。

本文涉及的算法对图像任何轻微的改动都比较脆弱，适用于认证那些质量要求特别高的特殊图像，如医学图像等。

当检测出非法篡改时,可以准确定位在的图像块内。

当满足可恢复条件时，图像还可以近似恢复原貌。

认证手段简单,不需要原始图像,易于硬件实现。

文章结论部分对脆弱水印技术可能的研究方向进行了展望，指出了今后需要继续研究和完善的地方。

关键词：脆弱水印图像认证篡改鉴定Arnold置乱ABSTRACTNowadays, the authentication of multimedia content integrity, especially on the video image, prevails over the academic area with the development of network technology. The solutions mainly concentrated in the fragile digital watermarking technology. In this paper, a fragile digital watermarking algorithm on the video content authentication is implemented。

脆弱性数字水印研究

!! 认证水印的系统框架与研究现状
!+ (! 认证水印的系统框架认证水印系统主体包括三部分 % 水印的产生 & 嵌入和检测认证 ’ 认证水印系统首先将提取的宿主图像信息 " 特征或图或自定义信息 " 图像标志或序列号 # 转变为水印信号 $ 像内容 # 通过嵌入算法将其嵌入原始图像中 ! 嵌入水印的图像经过信道在信宿端被接收 ’ 通过检测认证算法进行认证 $ 得到检测
(! 引言
随着计算机和网络技术的飞速发展 $ 使得多媒体信息的交流达到前所未有的深度和广度 ’ 然而 $ 多媒体信息在传输过程中会遭受各类无意或有意的篡改攻击 $ 这使得人们对数字媒体 " 数字图像 & 数字音频 & 数字视频 # 的完整性和内容的真实性产生质疑 ’ 如果篡改涉及到国家安全 & 法庭举证 & 历史文可能会造成不良的社会影响或重大政治经献等重要内容时 $ 济损失 ’ 因此 $ 如何在网络环境中$ 对数字媒体内容的真实性& 完整性实施有效保护已成为一个严峻的现实问题 ’ 基于密码学的传统加密技术已成熟地应用于加密状态下数字媒体内容的保护上 ’ 但随着计算机软硬件技术的发展 $ 密码被破译的可能性越来越大 $ 即使非法拦截者在截获密文后无法破译 $ 但可以将其破坏后再发送 $ 使得接收的消息无法密码学中的认证方法不仅需另外保存信息译成明文 ’ 另外 $ 认证码 $ 而且认证不容许有一比特的改变 $ 认证水印技术则克服了传统加密方法的缺点 ’ 所谓认证水印 " # 就是在保 4 N 7 V 8 6 7 G O > 7 G B 6d > 7 8 9 L > 9 C G 6 Z 证数字媒体信息一定视 " 或听# 觉质量的前提下$ 将与媒体内容相关或不相关的标志信息作为水印直接嵌入媒体内容中 $ 当媒体内容需认证时 $ 可将水印提出鉴定其是否真实完整’ 认证水印除了具有数字水印的一般特征 $ 如不可见& 稳健性& 安全性外 $ 水印本身必须对篡改具有一定的敏感性和脆弱性 ’ 因此 $ 同样在数字媒体中嵌入信息 $ 认证水印与鲁棒水印不同之处在于当信息内容发生改变时 $ 认证水印信息会发生一定程度的改变 ’ 目前 $ 认证水印已应用于新闻图片& 电子商务& 法律案件 & 医学图像 & 工程设计等领域 ’

脆弱性数字文档水印技术

收稿日期∶2007206223基金项目∶陕西省自然科学基金(2004F10)和陕西省教育厅专项基金(05J K 260)资助项目.作者简介∶郗艳华(19742),女,陕西蒲城人,硕士研究生,主要从事数字水印研究.文章编号∶100025862(2008)0120081205脆弱性数字文档水印技术郗艳华1,2,　张敏瑞1(1.西安科技大学通信与信息工程学院,陕西西安　710054;2.咸阳师范学院物理系,陕西咸阳　712000)摘要∶网络和信息技术的发展,使得大量的纸质文档可以以数字文档形式进行保存和传输,于是如何保证数字文档的真实性和完整性成为一个急需解决的问题.脆弱性文档水印技术的发展,为解决这一问题提供了重要途径.该文介绍脆弱性数字文档水印的基本概念和研究现状,重点分析脆弱性文档水印各种算法,比较其优缺点;最后指出了脆弱性数字文档水印技术今后的发展方向.关键词∶文档水印;脆弱水印;文档安全中图分类号∶TP 391.41 文献标识码∶A 计算机技术的发展为人们获取信息和进行信息交流带来了极大的方便,但也使恶意的个人或团体在没有得到授权的情况下对网络传输中有版权的数据文件或作品进行拷贝、篡改和传播.因此如何在网络环境中实施有效的版权保护与信息完整性检测已经成为一个迫切需要解决的问题.数字水印技术作为一种保护版权和检测信息完整性的有效方法,已成为信息安全领域的一个研究热点.特别是脆弱性文档水印技术的发展,为数字文档的真实性和完整性保护提供了一条重要的途径.本文首先介绍数字文档水印的基本概念,之后重点介绍和分析脆弱性文档水印技术的研究现状和现有算法的优缺点,最后指出脆弱性数字文档水印技术需要进一步研究的问题.1　数字文档水印的基本概念数字文档水印技术[1]是指在不影响数字文档内容的使用价值和欣赏价值的前提下,利用人体视觉系统的掩蔽特性,将与文档内容相关或不相关的一些标记信息(水印)直接嵌入在文档中.它可以用来证明创作者对其作品的所有权,也可以作为鉴定、起诉非法侵权的证据,同时还可以通过对水印的检测和分析来保证数字文档的完整性和可靠性.按照不同的分类标准,数字文档水印具有以下不同的分类方式:(1)根据实现方法的不同,可分为空间域数字水印和变换域数字水印[2]两大类.前者是在空间域中直接将水印信息嵌入到宿主文档中;后者是将待处理文档当作数字图像,先对该图像进行变换,然后在变换域中嵌入水印信息.(2)按照抗攻击性的不同,可分为鲁棒性水印、半脆弱性水印和脆弱性水印[223].半脆弱性水印适合验证文档内容的真实性,要求对一般性的处理(滤波,有损压缩等)表现出一定的鲁棒性,但对于篡改文档内容等操作具有很强的敏感性,能在一定程度上检验文档的完整性.脆弱性水印主要用于数字文档内容及版权等关键信息的真伪鉴定,防止非法篡改、伪造,保障数据的安全完整性.2　脆弱性文档水印的主要特性和系统框架2.1　脆弱性文档水印的主要特性脆弱性数字文档水印除了具备一般水印的不可见性和安全性[425]外,还应具有对篡改的高敏感性和对篡改检测的可靠性.其主要特性有:不可见性,安全性,脆弱性[4221],篡改检测,盲检测性.第32卷第1期2008年2月　江西师范大学学报(自然科学版)JOURNA L OF J I ANG XI NORM A L UNI VERSITY (NAT URA L SCIE NCE )V ol.32N o.1　Feb.20082.2　脆弱性文档水印的系统框架[4]脆弱性水印的嵌入与一般鲁棒性水印的嵌入原理基本是相同的.水印的嵌入模型如图1,检测模型如图2所示.在水印嵌入时,首先对原始文档进行特征提取,然后将提取出的文档特征(或原始水印)作为实际待嵌入的水印信息通过密钥嵌入原始文档中;在检测时,只需对待检测文档进行特征提取,然后根据相同的密钥,按照嵌入算法的逆方法来提取水印,并对待检测文档进行完整性检测.为了对篡改内容进行较好定位,有时还需要与原始水印进行比较.图1　脆弱性水印的嵌入模型图2　脆弱性水印的检测模型3　现有脆弱性文档水印算法从目前发表的文献来看,脆弱性文档水印几乎都是在空间域利用人眼的视觉特性修改单个像素或一组像素的值来嵌入水印信息的.像素点在修改时主要考虑两个方面的问题:一是如何选择要修改的像素点,尽量使得文档的改动不被觉察;二是如何构造修改像素与嵌入水印信息的关系,使得这种关系有利于盲检,有更好的安全性,更强的脆弱性.3.1　基于文档图像分块的水印算法Min Wu [8]等人于2000年提出根据人眼的视觉特性,通过考察修改某个像素后,它和邻域的8个像素的连通性与平滑性的变化,判断其是否可以修改;然后根据混洗表(排列图像中像素所用的某一规则)对图像进行混洗,将行与行或列与列的顺序完全打乱,并对图像进行分块,利用每块图像中黑色像素总数目的奇偶性来构造水印信息与图像像素之间的关系.该算法是一种非常有效的方法.首先,算法考虑到了人眼的视觉模型,提出了对像素可修改性进行判断的方法.文献[9]也利用此方法计算像素的可非度(是否可以修改),确定可嵌入水印的优先级,当对原始图像进行随机排列和分块后,将相同数量的水印嵌入在每一块中.其优点是能根据随机排列的统计特性自适应地确定可嵌入水印像素的数量.文献[10]提出将数字签名用于文献[8]的算法中,把文档图像内容分为两部分,一部分用来提取签名作为水印信息,另一部分用来嵌入水印信息.由于在算法中用来提取签名和嵌入签名的图像像素点都是随机选取的,所以提高了算法的抗攻击性,这种算法能够探测出很少比特甚至是一个比特像素的修改.文[8210]的算法是基于文档图像的每个块中黑像素数的奇偶特性而进行水印嵌入的,其最大的缺点是攻击者改动块中黑像素数目却不改变其奇偶性而通过检测.文[11]用一个加权矩阵求出该块的特征码,求出每个分块的特征码均值,将特征码均值作为索引建立一个内容签字的查询表,最后将内容签字和可翻动象素进行异或,若它们相互匹配,则不需要翻动象素,否则象素将被翻动.此方法对于检测恶意攻击非常有效.T zeng 等人提出一种算法[12],将要嵌入的随机序列每M 比特分为一组,将每一组嵌入在一个图像块中.嵌入时,首先在该块中随机选择若干个位置,将M 比特的水印信息与各位置处长度为M 的原始文档序列进行匹配运算,从中选择匹配结果最佳的一个序列,将其用水印比特替换.检测时,则根据能否提取出水印信息来判断图像的真伪.该算法中水印的不可见程度通常取决于所选用的块的大小,一般说来,图像块越大,越容易找到较为理想的嵌入位置.Wu 等[14]提出一种用于二值传真图像的数字水印算法,该算法随机选择一个m ×n 大小的二值矩阵作k 为密钥,将原始图像F 分成大小为m ×n 的块,对各块进行操作.设第i 块图像为Fi ,若0<SUM (F i ∧K )<SUM (K )(其中,“∧”为“与”操作符,SUM (K )表示对k 中各元素进行求和),则在该块嵌入一比特信息,否则,该块保持不变.在检测端,设嵌入比特为b ,被测图像块为F ′i ,若0<28江西师范大学学报(自然科学版)2008年SUM (F ′i ∧K )<SUM (K ),则b =SUM (F ′i ∧K )mod 2,由此便可提取出水印信息.这样,最多修改一个比特,该算法便可在的图像块中嵌入一比特信息.为进一步增加水印嵌入量,文献[15]对上述算法进行改进,用异或操作“ ”来取代与操作“∧”,采用加权矩阵w 来提高水印嵌入量,算法在一个m ×n 的图像块中最多修改两个比特,与前述算法相比,水印嵌入量有较大提高.但算法只着重于如何修改较少的比特来使增/减到需要值,并未考虑水印的不可视性.为此文献[16217]在上述算法基础上进行优化.文献[16]引入人眼视觉特性,对可修改的点集添加了视觉约束条件,即只对满足视觉条件的点进行修改.显然,水印的不可感知性虽然增强了,但能够嵌入的信息量却减少了.文献[17]增加了对像素可翻动性的考察,并且经过混洗使块中可翻动像素得到平均,它在保持含水印图像质量的同时保证嵌入的信息量不减少.3.2　基于文档图像中字(或词)分块的水印算法文献[8]的算法使用混洗表对图像进行置乱,这样可以使图像中可修改像素分布更为均匀,从而提高了图像整体嵌入水印的容量,而且可以实现盲检测.但是混洗带来了一些问题:(1)提取水印需要混洗表,传送信息时需要传送这一附加信息,而且要求通信双方将混洗表作为密钥保存,显然不实际;(2)混洗将图像分散置乱的同时也将篡改分散,所以无法通过提取的水印对篡改进行定位.基于此两点,王欣等[18]提出了一种针对汉字文档的算法,它省去了混洗以及混洗所带来的附加信息.原因是试验证明:在将由相等大小汉字组成的文档图像基于汉字大小分块时,混洗前后每块图像中可修改像素分布的均匀性并没有得到明显的改善,相反,某些时候甚至将原本比较均匀的分布变得不均匀.这种方法实际上是半脆弱性水印,其缺点是在检测时需要原始水印.文献[19]将文档图像按单词分块后,提取该单词块的外边缘点,将水印信息嵌入.算法只对纯英文文档有效,而文献[20]将文档按单词或字分块后,再将每一个块按其宽度分成一些正方形子块,取其对角线上的点和中间点,从中随机选取一部分点,以此来嵌入水印信息.算法对于二值中文和英文文档图像都有效.检测时,都是利用与嵌入时相逆的算法提取水印来判断文档是否被篡改.3.3　基于混沌理论的水印算法文献[21222]利用混沌序列对初值的高敏感性来增强水印的脆弱性.文献[21]先定义了最不重要像素块(Least Significant Pixel Block ,LSPB ):在以点p 为中心的3×3像素块B 中,点p 的像素值用v (p )表示,如果v (p )-v (p i )≠0,称pp i 为一条边界;块内所含边界数N e 为N e 3=68i =1v (p )-v (p i ).在由n 个3×3像素块组成的文档图像区域,如果改变块j (j =1,2,…,n )的中心像素值能使该块的边界数变化量最小,称块j (j =1,2,…,n )为该区域内的最不重要像素块.算法将原始文档图像分区域,区域中又分小块,利用混沌对初值敏感的特性,将块内那些不嵌入水印的点的像素值映射为混沌初值,并由混沌迭代终值生成水印信息并嵌入区域中的最不重要像素块.提取水印时,先按嵌入时一样将图像分区域,区域进一步分块,然后确定其中的LSPB 块,取LSPB 块的中心像素值即得到提取的水印w 1(i );又按嵌入水印时的相同算法由混沌映射计算出校验水印w 2(i ),则通过对比w 2(i )与w 1(i )就可知含水印图像是否发生篡改.对发生篡改的区域都进行标记(如像素点都置黑),最后得到的带标记文档图像即可定位所有被篡改的位置.此方法对文档图像的篡改和定位的检测灵敏度高,嵌入水印的文档图像可视质量好,水印提取不需要原始水印.文[22]将一个密钥采用Logistic 映射法生成混沌序列,并将其进行归一化后作为密钥流对原始水印数据进行置乱,产生经过加密的水印信息;然后采用Low [23-25]等人文章中的基于结构微调法,通过垂直调整文档的行间距、水平调整字符间距等将水印信息嵌入文档载体中,在提取时按照上述的嵌入规则来恢复水印信号,再使用正确的密钥得到原始的水印.由于混沌序列对初值的敏感性高,所以算法的抗攻击性强,并能够有效验证文档信息的正确性和完整性.由于文档图像格式各有不同,这种方法不能适用于所有二值图像.3.4　基于可编辑环境下的w ord 文档水印算法文献[26]根据人眼对于文字字体颜色的轻微变化不敏感的视觉特征(H VS )来进行文档水印的嵌入.它为w ord 文档中每组文字取6个比特的特征,将其分解为RG B 的3个分量;然后根据置乱密码的指示,找到指定文字,将其颜色值在原有的基础上加上字符特征码的分解值.由于每个分量只有两个比特,所以每个文字38第1期郗艳华,等:脆弱性数字文档水印技术48江西师范大学学报(自然科学版)2008年颜色变化的最大值为二进制序列(11,11,11),这样的变化,人眼是很难发觉的.所以算法通过提取文档的文字特征,利用用户密钥和哈希技术对其进行加密,得到含有密钥的水印信息并将其嵌入到待传输的文档中;接收端通过对含水印文档提取文档特征,并对其利用密钥加密得到水印信息,同时从含水印的文档中提取水印信息并将两者进行对比,即可判断文档的完整性,并可以定位文档篡改发生的位置.该方案不需要额外传送文档特征值.4　脆弱性文档水印技术有待进一步研究的方向现有的大多数文档水印算法主要集中在鲁棒性研究方面.但在实际应用中,大量的重要资料,如个人档案、医疗记录、专利证件、设计图样、支票、合同、证明或其他有价值的文档等几乎都是通过扫描转化为数字文档图像来进行保存和查阅的;电子信函、公文或传真等也几乎都以数字文档的形式通过网络传送,而完整性是对这些数字文档图像的最基本的要求.所以,如何对这些重要文档进行保护和完整性检测是一个很现实而又紧迫的问题.目前,脆弱性文档数字水印应在如下几方面进行深入研究:(1)基本理论的研究文档数字水印应该和其他脆弱性水印一样,其基础研究应主要包括建立合适的理论模型,分析文档水印信息的嵌入容量,建立基于人类视觉特性的水印系统模型,分析水印算法的安全可靠性等.(2)脆弱性文档水印算法的研究如何应用密码学、混沌理论等提高水印算法的脆弱性和安全性;如何在水印的嵌入容量和不可见性之间选择一个合适的平衡点;如何能够在对篡改进行定位的同时有效地恢复被篡改的部分;如何在变换域或以其它的方式(如基于自然语言等)开发出脆弱性文档水印算法,以及如何实现网络条件下电子文档水印的自动嵌入,开发自动嵌入系统,保证信息不被越权接收和发布使用,保证收发双方彼此信任等都是值得研究的问题.(3)脆弱性文档水印攻击算法研究水印设计和水印攻击通常是相辅相成,优秀的水印攻击算法有助于建立起更为完善的水印性能评价基准和技术标准,能促使人们研制出更安全可靠的数字水印系统.由于文档水印只处于刚刚起步阶段,水印攻击技术比较滞后,尤其是对脆弱性文档水印的攻击方法更少,所以该领域还有待于进行更进一步的探讨和研究.(4)脆弱性文档水印标准研究数字水印要得到广泛应用,应建立与其相应的标准,如水印嵌入标准、提取或检测标准和系统功能测试标准等.目前形成统一的客观评价各种水印算法的性能标准已成为研究者的共同目标,但标准的形成需要综合考虑各个方面的因素,才能够确保标准的通用性和有效性.在这方面如果有政府部门和各大公司合作,将会促进标准的形成,同时也有可能加速数字水印在实际中的应用.(5)脆弱性文档水印协议的研究一个完善的水印系统不只是需要几个好的算法,更需要安全有效的协议来保证.如果没有协议,攻击者就可以不受限制地访问水印系统,这时安全的水印方案也受到威胁.所以有关水印系统协议的研究也将是一个值得研究的课题.由于文本文档中的冗余空间少,因此可以嵌入的信息量小.与其它多媒体数字水印相比,文档水印的发展尚处于起始阶段,在理论和技术方面还需进行深入分析和探讨.随着电子文档的广泛应用,数字文档水印技术的研究定会越来越多,并将有大的突破.参考文献:[1]华先胜.易损数字水印若干问题的研究[J].中国图像图形学报,2001(11):108921095.[2]张小华.一类有效的脆弱型数字水印技术[J].电子学报,2004(1):1142117.[3]侯振华.脆弱性数字水印研究[J].计算机应用,2003(12):1062108.[4]宋玉杰.基于脆弱性数字水印的图象完整性验证研究[J 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discourage document copying[J ].IEEE Jour 2nal on Sel Areas in C ommun ,1995,13(8):149521504.[26]唐承亮.基于文字RG B 颜色变化的脆弱型文本数字水印技术[J ].计算机工程与应用,2005,36:628.[27]张静.用于图像认证的数字水印技术[J ].中国图像图形学报,2003,8(4):3672373.On Fragile Document W atermarking TechniqueXI Y an 2hua ,　ZH ANG Min 2rui(1.School of C ommunications and In formation Engineering ,X i ’an University of Science &T echnology ,X i ’an 710054,China ;2.Department of Physics ,X ianyang N ormal C ollege ,X ianyang Shanxi 712000,China )Abstract :With the development of the netw ork and information technologies ,many paper documents can be saved and trans formed in digital form.S o how to protect the truth and the integrity of the digital documents is in dire need.The de 2velopment of the fragile text watermarking technique provides an im portant method to res olve this issue.In this paper ,the concept of the fragile document watermarking is introduced and the current research states are studied ,with em phasis on the existing alg orithms and the com paris ons of their advantages and disadvantages.Finally the authors point out the future research directions for fragile document watermarking techniques.K ey w ords :document watermarking ;fragile watermarking ;documents security(责任编辑:冉小晓)58第1期郗艳华,等:脆弱性数字文档水印技术。

数字图像中脆弱水印关键算法研究的开题报告

数字图像中脆弱水印关键算法研究的开题报告一、研究背景和意义随着数字图像的广泛应用，保护数字图像的知识产权和完整性变得越来越重要。

一种常见的保护方法是使用数字水印技术，在数字图像中嵌入一些不可见的信息，以标识和保护原始图像。

但是传统数字水印技术存在着一些问题，如攻击者可以通过修改、裁剪、添加噪声等方法破坏水印，使得水印失效。

因此，研究数字图像中脆弱水印关键算法，对提高数字图像保护的能力具有重要意义。

与传统数字水印技术不同，脆弱水印是一种特殊的水印，容易被攻击者破坏。

但是，其在防抵赖和图像完整性方面具有独特的优势。

因此，脆弱水印技术在图像认证和防篡改方面具有广泛的应用前景。

二、研究目标和内容本文旨在研究数字图像中脆弱水印关键算法，探讨其在数字图像保护和认证领域的应用。

具体研究内容包括以下方面：1.脆弱水印的定义和分类：介绍脆弱水印的定义、分类和特点，对脆弱水印技术的基本概念进行详细阐述。

2.脆弱水印关键算法的研究：研究数字图像中脆弱水印的嵌入和提取算法，包括基于离散小波变换、主成分分析和奇异值分解等多种算法。

3.脆弱水印抵抗攻击性能的研究：探讨脆弱水印算法的抗攻击性能及其提高方法，比较各种算法在不同攻击条件下的鲁棒性。

4.脆弱水印的应用：研究脆弱水印技术在数字图像保护、认证和版权保护方面的应用，对其实际应用进行案例分析和评估。

三、研究方法本文将采用文献综述和实验研究相结合的方法进行研究，主要研究方法包括如下几个方面：1.文献综述：结合现有文献，对脆弱水印技术的基本概念、发展历程、分类和研究现状进行系统性梳理和总结。

2.算法设计：基于文献综述，设计脆弱水印嵌入和提取算法，并通过实验验证其有效性和性能。

3.攻击性能测试：对各种算法在不同攻击条件下的鲁棒性进行测试和分析，探讨提高脆弱水印抗攻击性能的方法。

4.应用案例分析：以版权保护为主要应用场景，分析脆弱水印技术在实际应用中的优势和不足，并提出相应的改进方法。

用于Word文档认证的脆弱型数字水印算法

用于Word文档认证的脆弱型数字水印算法
廖继旺;孙洪淋
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2006(006)008
【摘要】数字水印技术为网上办公和网上交易提供可靠保证.提出了一种在Word 文档中嵌入数字水印的算法,这一算法利用Word文档的冗余空间,实现水印的嵌入和检测,防止对文档的非法篡改.
【总页数】3页(P1082-1084)
【作者】廖继旺;孙洪淋
【作者单位】湖南信息职业技术学院,长沙,410200;湖南信息职业技术学院,长沙,410200
【正文语种】中文
【中图分类】TP309
【相关文献】
1.一种新颖的用于图像内容认证、定位和恢复的半脆弱数字水印算法研究 [J], 段贵多;赵希;李建平;廖建明
2.用于JPEG2000图像认证的半脆弱性数字水印算法 [J], 张静;张春田
3.一种用于图像认证的半脆弱数字水印算法 [J], 魏伟一;张贵仓;秦娜
4.一种用于图像认证的半脆弱性数字水印算法 [J], 张亚莉;郭雷;杨诸胜
5.基于word文档认证的数字水印算法 [J], 周书臣;杨青华
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基于水印结构的脆弱性水印方法研究的开题报告

基于水印结构的脆弱性水印方法研究的开题报告一、研究背景和意义在数字媒体领域，数字内容安全已成为重要研究方向之一。

其中，数字图像作为最常见的一种数字媒体内容，其安全保护是必不可少的。

由于数字图像的易复制性和易传播性，很容易被篡改、复制和传播，这也成为数字图像安全保护的挑战之一。

为解决数字图像的安全问题，出现了一种广泛应用的技术——水印技术。

水印技术是在数字媒体中插入特定的信息，从而使得实现数字版权管理、加密传输等目的成为可能。

其中，脆弱性水印技术是一种能够对抗数字图像篡改攻击的水印技术。

脆弱性水印技术的特点是对图像进行较弱的变换，就足以破坏水印，从而保证水印被篡改或攻击后的检测和保护。

针对目前市场上存在的脆弱性水印技术在图像容量、提取效率、鲁棒性等方面存在一定的限制，本研究拟对基于水印结构的脆弱性水印方法进行进一步研究，分析其优点与不足，结合现有最新研究，探究一种更适用于不同场景的脆弱性水印技术。

二、研究内容和思路1. 分析目前基于水印结构的脆弱性水印方法在图像容量、提取效率、鲁棒性等方面的不足。

2. 借鉴其他研究成果，设计一种新的基于水印结构的脆弱性水印方法，对其进行理论分析和实验验证。

3. 分析新方法的优缺点，结合现有研究成果，寻求优化方案，提出新的改进措施。

4. 对比新方法与其他方法在图像容量、提取效率、鲁棒性等方面的优劣，并对新方法应用场景进行探究。

三、预期成果本研究的预期成果包括：1. 分析目前基于水印结构的脆弱性水印方法在图像容量、提取效率、鲁棒性等方面的不足。

2. 设计一种新的基于水印结构的脆弱性水印方法，并在理论上进行证明和分析。

3. 针对新方法的特点，提出实现方案并进行实验验证，分析其优点与不足。

4. 探索改进方案，结合现有研究成果，提出新的优化措施。

5. 对比新方法与其他方法在图像容量、提取效率、鲁棒性等方面的优劣，并对新方法应用场景进行探究。

四、研究重点和难点1. 对目前的脆弱性水印技术进行深入探究，分析其优点与局限性。

一种基于内容认证与恢复的半脆弱水印算法

一种基于内容认证与恢复的半脆弱水印算法韩军;李素;莫倩;王俊杰【摘要】Aiming at the high false-positive rate problem existing in traditional odd-even quantization method,a semi-fragile watermarking algorithm based on improved quantization is proposed. In the algorithm, watermarking generation and embedding are disposed in original image, and it needs no information about the original image or watermark during the process of image authentication, so that it increases the security and confidentiality of watermarking. The simulation shows the algorithm can reduce the false-positive rate effectively and has strong sensitivity and resilience to malicious tamper, so it is suitable for image integrity and authenticity.%针对传统奇偶量化存在的误检率较高的问题，提出了一种改进的基于量化的半脆弱水印算法。

设计该算法时，将水印信息的生成与嵌入都放在原始的载体图像中完成；在认证图像时，也无需原始的载体图像和秘密水印的参与，这使得水印的安全性和保密性都得到了极大地提高。

仿真实验结果表明：该算法有效地降低了误检率，且对恶意的篡改具有较强的敏感性和恢复能力，更适用于图像完整性和真实性认证。

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２１脆弱文本水印特征．
保护、票据防伪、内容认证、贝控制等方面发挥着重要作拷
脆弱文本水印也具有数字水印的一些通用特性，例如不可感知性、水印的安全性、一定程度的鲁棒性．同时也具有以
下一些特殊的基本特征．
用Ｅ．１用于文本认证水印是在不影响数字文本原始信息质量］
用于文本认证的脆弱水印，主要认证模型如图１图其和２所示，中普通文本就是我们需要嵌入水印和需要保护的其文本，并且文本仅限于文本文档，即不包含视频、图像、声音
的数字文档．文本特征则主要指文本的内部特征，者其它或外延特征．特征与密钥的结合通常需要加密运算，以，所结合
本水印认证技术未来的发展方向．
的数字文本提取水印时正好不需要原始文本；３脆弱性．（）用于数字文本的内容篡改鉴别时，要满足在一定鲁棒性下的需
１文本认证系统分类
用于文本认证的数字水印的分类按其性质可分为鲁棒
文本水印和脆弱／半脆弱文本水印，鲁棒水印用于数字文本
或较大经济损失．然而，传统密码学理论的加解密系统在解决数字文本信息安全问题中受到质疑．因此，对数字文本内
容的真实性、完整性实施有效认证已成为一个严峻的现实问题．数字水印就是在这样的背景下提出，开始在数字作品的
２脆弱文本水印特征及认证模型
脆弱，在一些特殊场合中，水印能抵抗非恶意篡改，能检并且
测出恶意篡改；４）（隐蔽性．弱文本水印也属于不可见水脆印，嵌入水印后的数字文本，人眼无法感知；５安全性．（）如果
的版权保护；弱／脆弱水印用于数字文本的内容认脆半
摘要：于文本认证的数字水印技术是数字水印核心技术之一．先总结了当前用于认证的文本水印技术的分类、用首基
本特征以及文本认证系统模型，然后分析了脆弱文本水印的算法和研究现状，最后指出用于文本认证的数字水印技术未来发
展的方向．
关键词：字水印；本认证；弱文本水印；改检测数文脆篡
中图分类号：Ｐ９Ｔ３１
文献标识码：Ａ文章编源自：０８— ６１２１）５— ０５－２１０４８【０１００３０
随着信息技术的飞速发展，数字文本信息在计算机与网络技术中的应用达到前所未有的深度．具有特殊含义的数字
文本信息，如果遭到恶意攻击，可能造成不良的社会影响很
本内容的具体表示形式．检测时被认可接受的改动，通常使用半脆弱水印技术实现．这类水印能够容忍一定程度的信号处理失真，又具备较强的敏感性，能够判断载体产品是否
被恶意篡改和篡改的程度，并进行定位．
因此可以把现有的文本认证系统主要分为如下二类：１完（）
全级认证。注重数字文本数据的整体性，印随载体作品形水式或内容改变而改变，它是基于用户的需要，于判断其获用得的数字作品的完整性，包括作品的来源是否合法有效以及内容是否被篡改等，常采用脆弱水印来实现Ｊ（）通．２选择级认证．注重保护数字文本内容传递的信息，而不是数字文
证．根据文本认证目的也可以分为非恶意篡改和恶意篡
密钥未知，即使水印算法已知，品中的水印不可能被检测作
出，即便部分密钥被篡改者得知也不可能在保持完好水印作
品的前提下成功去除水印．２２脆弱文本水印认证模型．
改．而文本认证系统的主要目的是实现对恶意篡改的检测，
第２５卷第５期２０１１年９月
长
沙
大
学
学
报
Ｖｏ．５Ｎ０．１２５Ｓ０．２０１１ｏ
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＡＮＧＳＨＡＵＮＩＶＥＲＳｌＹＴ
用于文本认证的脆弱水印研究综述
陈翔
（长沙师范学校教育技术中心，湖南长沙４００）１１０
定应用或特殊场合中，无可利用的原始数字文本，并嵌入后
时，根据提取的水印信息来判断其是否真实完整Ｊ．本文首先对用于文本认证系统的分类及基本特征进行
了叙述，然后对文本认证系统模型进行了分析，在此基础上，对脆弱水印技术的发展情况进行了讨论．最后展望了用于文
收稿日期：０１一７—０；回日期：０１— ７—２２１Ｏ２修２１０２
基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（批准号：９１３；０Ｃ２）长沙师范科研基金（批准号：ＹＢ００７资助项目．ＫＹ２１０）作者简介：陈翔（９０一）男，１８，湖南长沙人，长沙师范学校教育技术中心实验师，硕士．研究方向：信息与网络安全
的前提下将与媒体内容提要相关或不相关的标志信息作为
水印直接嵌入数字文本内容中，当数字文本内容需要认证
（）１检测篡改．可靠地检测篡改是脆弱性水印基本功能之一，最理想的算法是能够计算修改的位置和破坏量，至甚能够分析篡改的类型，并且对被篡改的内容进行有效恢复；（）２盲检测性．印提取不需要原始载体数字文本．水在一些特