数字音频水印技术研究综述
数字水印技术在音频文件版权保护中的应用研究
数字水印技术在音频文件版权保护中的应用研究摘要：随着数字化媒体的广泛应用，音频文件的版权保护问题变得日益重要。
传统的版权保护方式已经无法应对数字化环境下的盗版和侵权行为。
数字水印技术作为一种隐形且不可删除的信息嵌入技术，为音频文件版权保护提供了全新的解决方案。
本文旨在研究数字水印技术在音频文件版权保护中的应用，分析其原理、特点以及存在的问题，并提出相应的改进和措施。
1. 引言随着数字化媒体技术的迅猛发展，音频文件作为数字娱乐产业中的重要组成部分，其版权保护问题已经愈发突显。
传统的技术手段如加密方式只能简单地对内容进行保护，但无法防止盗版和侵权行为。
数字水印技术在音频文件的版权保护中具有重要的应用潜力。
2. 数字水印技术的原理与特点2.1 原理数字水印技术是一种将特定信息嵌入到音频文件中的技术手段。
这种信息在人耳无法察觉的情况下，通过特定算法嵌入到音频信号中，从而在版权保护方面起到重要的作用。
2.2 特点（1）隐蔽性：数字水印技术能够将特定信息以不易被察觉的方式嵌入到音频文件中，不影响原始音频的质量和听感。
（2）不可删除性：数字水印一旦嵌入到音频文件中，就无法被删除或修改。
即使进行了压缩或转码等操作，水印信息依然存在。
（3）鲁棒性：数字水印技术对于一定程度的信号处理操作，如压缩、滤波、等化等，能够保持一定的鲁棒性，从而保证水印信息的准确提取。
（4）可追溯性：数字水印技术通过提取嵌入的水印信息，可以对音频文件的来源和权益进行溯源，从而有效打击盗版和侵权行为。
3. 数字水印技术在音频文件版权保护中的应用3.1 版权认证与管理数字水印技术可以为音频文件提供版权认证和管理能力。
通过嵌入唯一的数字水印，音频文件的所有者可以在需要时随时验证其权益，并对版权进行精确管理和控制。
3.2 盗版追溯与应对当音频文件被非法传播和盗版时，数字水印技术可以通过溯源和追踪相关的水印信息，帮助版权所有者确定盗版行为的来源，并采取相应的应对措施，维护自身的权益。
数字音频水印技术的研究与应用
数字音频水印技术的研究与应用数字音频水印技术是一种将水印信息嵌入到数字音频中的技术。
它通过改变音频的部分特征，如频谱、相位或时间域，来嵌入隐藏信息，从而实现对音频内容的认证、版权保护和溯源等功能。
随着数字音频的广泛应用，数字音频水印技术也越来越受到人们的关注。
数字音频水印技术的研究一直以来都是一个热门的研究领域。
研究人员通过对数字音频信号的特征进行分析，选择合适的嵌入位置和嵌入强度，来确保水印嵌入后对音频质量的影响最小化。
近年来，随着深度学习等技术的发展，研究者们也开始尝试使用机器学习算法来进行音频水印的嵌入和解析，以提高水印的鲁棒性和抗干扰能力。
数字音频水印技术在版权保护方面具有重要的应用价值。
随着数字音频的盗版问题日益严重，传统的版权保护手段已经无法满足实际需求。
数字音频水印技术能够将版权信息嵌入到音频文件中，使得音频的版权信息难以被篡改或删除。
这对于音频作者和唱片公司来说是非常有价值的，可以更好地保护他们的知识产权。
同时，数字音频水印技术也能够通过解析水印信息来进行音频的溯源，对于侵权行为的追踪和取证非常有帮助。
另外，数字音频水印技术在音频内容认证方面也有广泛的应用。
在音频传输过程中，数字音频水印技术可以用来验证音频的完整性和真实性，防止音频在传输过程中被篡改或替换。
这对于一些对音频内容的可靠性要求极高的场景，如司法鉴定、新闻报道和证据保全等，都起到了至关重要的作用。
此外，数字音频水印技术还可以为音频文件的标记和分类提供帮助。
通过嵌入不同的数字音频水印，可以对音频文件进行标记和索引，并方便地进行分类和检索。
这对于音频搜索引擎的优化和音频数据库的管理非常重要，有助于提高用户的搜索体验和音频管理的效率。
总的来说，数字音频水印技术具有广泛的研究和应用前景。
它在版权保护、音频认证和溯源、音频标记和分类等方面都具有重要的作用。
随着音频技术的不断发展和应用需求的增加，数字音频水印技术必将迎来更加广阔的发展空间。
基于扩频的数字音频水印技术研究
基于扩频的数字音频水印技术研究王浩;陈砚圃;高悦;王红柱【摘要】A digital audio watermark embedded scheme based on spread spectrum in time-domain and frequency-domain is overview. A conclusion that the length of pseudorandom sequence and height correlation of audio carrier directly impact the false-alarm and false dismissal probability of detection is obtained by analysing the statistical characteristics of coherent detection. The correctness of the above-mentioned conclusion was proved by experiment and simulation. The common whitening filters are concluded. The synchronization difficulty of the spread-spectrum digital audio watermark is discussed in this paper. The problems existing in current technology are summarized and the prospect of the future development in this field is pointed out.%论述了时域、频域的扩频数字音频水印嵌入方案.通过分析相关检测的统计特性,得出伪随机序列的长度与音频载体本身的高度相关性直接影响检测的虚警和漏警概率,且通过实验仿真验证了上述结论的正确性,并归纳了目前常用的白化滤波器.讨论了扩频数字音频水印的同步问题,最后总结了当前存在的问题并对其发展进行了展望.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】3页(P7-9)【关键词】扩频;数字音频水印;白化滤波器;同步攻击【作者】王浩;陈砚圃;高悦;王红柱【作者单位】西安通信学院,陕西西安 710106;西安通信学院,陕西西安 710106;西安通信学院,陕西西安 710106;西安通信学院,陕西西安 710106【正文语种】中文【中图分类】TN919-34由于扩频技术具有抗干扰能力强，隐蔽性好等优点，在音频水印中得到广泛的应用，其思想是将水印比特流视为窄带信号，经伪随机序列调制得到宽带信号即水印信号，视音频载体为宽带信道，这样水印的能量分散在音频载体中，隐蔽性较好。
硕士论文_音频数字水印技术研究
音频数字水印技术研究所示。
仿真工具为Ｍａｔｌａｂ６，５。
硬件测试环境为奔腾４．２．ＯＭＨｚ２５６ＲＡＭ。
取音频每帧的长度为５１２。
水印相似性判别阈值ｒ＝Ｏ．５。
３．４．１隐形性测试将原始信号嵌入不同强度的水印计算含水印信号的信噪比，如式（３－１５）∑ｓ２㈣册ｒ２１０１０函。
豇南ｉ研（３－１５）ｓ倒为原始音频信号，，为含水印信号，聆为样点数。
实验结果如表３．１，嵌入水印后音频信号（嵌入强度为５ｄＢ）如图３．６。
表３．１不同强度水印对信号的影响图３．４原始的音频信号（采样点数ｘ１０５）图３．５原始水印图象１Ｉｔ３．６嵌入强度５ｄＢ水印后的音频号（采样点数ｘ１０５）工程硕士学位论文通过表３．１可知当嵌入强度小于２ｄＢ时水印的隐蔽性很好，对音质基本没有影响。
图３．４、图３．６可以看出当嵌入强度为５ｄＢ时，原信号与含水印信号有细微差别，经过主观的听觉测试也可发现微弱的杂音，说明随着嵌入的强度的增强水印的隐蔽性逐渐降低。
３．４．２鲁棒性测试实验方法为对含水印的信号（水印嵌入强度为２ｄＢ）进行各种攻击，然后提取水印，检查提取水印的正确率Ｆ，正确率的计算方法为式（１５）。
Ｆ＝∑ｇ弼何，唰ｘ１００％肿删＝世非？；Ｄｇ＜上（３－１６）口＝Ｏｗ为嵌入的原始一维二进制序列，耽为提取的一维二进制序列，它们的长度为三。
进行的鲁棒性实验如下，各种攻击后提取水印的正确率和主观感受如表３．２。
１．无攻击。
在无任何攻击的情况下提取水印如图３．７（ａ）。
２．加入高斯白噪声。
在信噪比为４０ｄＢ的白噪声攻击后提取的水印如图３．７（ｂ）。
在信噪比２６ｄＢ的白噪声攻击后提取的水印如图３．７（ｃ）。
３．加入有色噪声。
有色噪声又叫带通噪声，既在某个频带上信号的能量突然变大。
在加入信噪比为４０ｄＢ的有色噪声攻击后提取的水印如图３．７（ｄ）。
４．低通滤波。
将不同嵌入强度含水印信号分别通过截止频率为３ｋＨｚ和４ｋＨｚ的低通滤波器（采用的工具是ＣｏｏｌＥｄｉｔ），检测出的水印如图３．７（ｅ）和图３．７（ｆ）５．重新量化。
基于小波分析的音频数字水印技术研究
广东工业大学硕士学位论文基于小波分析的音频数字水印技术研究姓名：温洁嫦申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：凌捷;李伯基20050501摘要随着多媒体技术及网络技术的飞速发展，人们对数字产品的获取极为迅捷方便，但是这些数字产品的原创者的版权与经济利益如何得到保障？数字产品是否安全、可信？围绕这一问题，近几年国际上提出了一种新的有效的数字产品版权保护和安全性维护的新技术——数字水印（Ｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋ）技术。
在数字产品中，音频数据产品的版权保护也显得越来越重要，因为随着数字化音像制品和音乐制品的大量制作与发行，一个令人关注的突出问题是网上下载音乐对传统ｃＤ业的邑大冲击。
音频数字水印技术是一种在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术，通过在合法产品中嵌入水印，以达到阻止在非法装置上播放及控制复制的目的。
本文首先回顾了数字水印技术的发展历史，介绍了数字水印的一些基本问题，归纳了数字水印系统的基本框架。
然后重点分析了音频数字水印技术，按照“经典的音频数字水印技术”、“变换域的音频数字水印技术”和“压缩域的音频数字水印技术”这三大类进行了分析、对比和总结。
随后，介绍了小波变换思想，总结了小波变换域的音频数字水印方案，并提出了一种改进的基于小波变换的音频数字水印算法，该算法具有良好的鲁棒性，并且嵌入水印后的音频信号没有引起人耳所感知到的品质变化。
算法能抵抗常见的信号处理和音频压缩编码。
沧文最后讨论了音频数字水印技术进一步的研究方向。
关键词：音频数字水印；小波变换；低频系数ＡＢＳＴＲＡＣＴＤｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｒｃｏｂｔａｉｎｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅａｓｉｌｙａｎｄｃｏｎＶｅｎｉｅｎｔｌｙｗｉｍｔｈｅｒ印ｉｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｍｅｍｅｔ趾ｄｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｔｅｃｌｌｎ０１０９ｙｌＷｈｅｒｃａＳｈｏｗｔｏｐｒｏｔｅｃｔ山ｅｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｍｏｆⅡ１ｅａｕｔｌｌｏｒｓｈｉｐｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｓｅｃｌｌｒｅｏｒｃｒｅｄｉｂｌｅ？Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｎａｍｅｄｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇｉｓｐｒｃｓｅＤｔｅｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔ也ｅｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｏｆｄｉｇｉｔａｌａｕｄｉｏｐｍｄｕｃｔｓｈａｓｂｅｅｎｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｗｉｎｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｄ噜ｉｔａｌａｕｄｉｏｐｒｏｄｕｃｔｓ，ａｎｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｓｔｈｅｉ加ｐｉｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｕｓｉｃｄｏｗｎｌｏａｄｅｄｆｒｏｍｎｅｔＷｏｒｋｏｎ仃ａｄｉｔｉｏｎａ】Ｃｏ瑚ｐａｃｔＤｉｓｃｉｎｄｕｓｎｙＡｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅ丌ｎａｒｋｉｎｇｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｐｍｔｅｃｔｃｏｐｙｒｉｇｈｔａｎｄａｃｃｏＩｎｐｌｉｓｈａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅ掣崎ｉｎ叩ｅｎｎｅ觚ｏｒｋｓ．Ｉ且ｍｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｎｒｓｔｌｙｗｅｒｅＶｉｅｗｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙｏｆｄ远ｉｔａｌｗａｔｅｎｎａｒｋ，ｉｎｔｒｏｄｌｌｃｅｓｏｍｅｂａｓｉｃｉｓｓｕｅｓａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｅｍｅ疗锄ｅｗｏｒｋｏｆｅｍｂｅｄｄｉｎｇａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｎ，ｉｎＣｈａｐｔｅｒ３，ｗｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇａｕｄｉｏｄｉ垂协１ｗａｔｅｒｒｎａｒｋｉｎｇ．Ｃｌａｓｓｉｃａｌａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅ瑚ａｒｋ，ａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｎｎａｒｋｂａｓｅｄｏⅡｔｒａｎｓｆｏｎｌｌｄｏｍａｉｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｄｏｍａｉｎａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄｓｍｎ眦ｒｉｚｅｄ．ｗａｖｅｌｅｔ咖ｓｆｏ咖ｉｓｉｎ打ｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｍｅＮｅｘｔ，ｉｎＣｈａｐｔｅｒ４，ｔｈｅｉｄｅａｏｆｗａｖｅｌｅｔ－ｂａｓｅｄａｕｄｉｏｄｉ西ｔａｌｗａｔｅｒｍａｒ咖ｇｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｓｍｎｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎａｎｗａｖｅｌｅｔ姐ｎｓｆ０Ｈｎｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ廿ｌａｔ出ｅａｋ喊ｔｈｍｈａｓｇｏｏｄｉｎＶｉｓｉｂｍｔｙａｎｄｒｏｂｕｓｍｅｓｓａｎｄｃａｎｒｅｓｉｓｔｆｈＩｎｉｌｉａｒｓｉ萨ａ１ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａＤｄａｕｄｉｏ舶ｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｎｃｏｄｉｎｇＦｉｎａｌ】ｙｆｕｔｕｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｍｅｓｔｕｄｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＫＥＹｗｏＲＤＳ：Ａｕｄｉｏｄｉｇｉｔａｌｗａｔｅｍａｒ岫ｎｇ；Ｗａｖｅｌｅｔ廿ａｎｓｆｏｒｍ；Ｃｏｅ硒ｃｉｅｎｔｓｏｆｌｏｗ缸＿ｃｑｕｅｎｃｙ第一章绪论第一章绪论１．１论文选题的背景和意义随着Ｉｎｔｅｒｎｃｔ和信息技术的发展，越来越多的数字多媒体信息通过网络进行传播，与传统的模拟媒体相比，数字媒体产品的编辑、复制和传播都很方便，它一方面促进了社会的进步与发展，另一方面正是这些优点突出了版权问题。
多媒体数字水印技术综述
0.引言伴随着信息安全在技术上的需求，数字水印技术的出现是为了保护数字内容的产权。
数字水印技术[1]是一种将特制的、不可见的标记，利用数字内嵌的方法隐藏在数字图像、声音视频等数字内容中，由此来确定版权拥有者、认证数字内容来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其他附加信息、确认所有权认证和跟踪侵权行为的技术。
数字水印从近十年诞生到现在，已经遍布信息安全、密码学、信息与计算科学、通信与信息系统、信号与信息处理、应用数学、控制理论与控制技术、模式识别与智能系统、计算机系统结构、计算机软件与理论、计算机应用技术、军事通信学、软件工程、数字内容、数字媒体设计等领域。
因此数字水印技术有着广阔的应用前景。
本文专门针对多媒体中的数字水印技术进行详尽的综述。
1.多媒体数据[2]多媒体代表数字控制和数字媒体的汇合，多媒体技术是一种把文本、图形、图像、动画和声音等多种信息类型综合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。
多媒体信息是采用多种多媒体传递的信息。
多媒体数据是计算机可读的多媒体类型。
它主要有以下特征：(1)数据量庞大，例如音频和视频；(2)音频和视频都具有时间维；(3)数字音频、图像和视频都是用一系列单个样本采样值表示的，不具备计算机能够自动识别其内容中明显的语义结构；(4)多媒体数据的信息非常丰富，需要许多参数来表达其内容。
2.数字水印技术数字水印从本质上说是一种通信方式（从水印嵌入器向水印接收器传输信息，将水印系统看做信道）。
下面是基于通信的水印模型：图1水印作为发送端带边信息的通信嵌入水印的过程包括两个步骤：首先将水印信息进行编码得到Wa，它和载体作品Co的类型一致，维度相等；例如给语音添加水印时，水印编码器回产生一个音频信号；然后把Wa加到载体作品Co上便产生了包含水印的作品Cwn；水印信息可以和载体作品的内容有关，也可以无关；图示的水印信息和载体作品内容有关，这样可以抵抗拷贝攻击；在嵌入了水印信息后，假设Cw还经过一些处理；Wa依赖于Co，然后从接受到的作品Cwn通过水印解码器使用水印密钥进行解码。
音视频数字水印技术研究与应用实践
音视频数字水印技术研究与应用实践随着数字化媒体的快速发展，音视频数字水印技术已经成为一种重要的数据保护和版权保护手段。
本文将对音视频数字水印技术进行研究，并探讨其在实践中的应用。
一、音视频数字水印技术概述音视频数字水印技术是指在音频、视频文件中嵌入特定的数字信息，用于识别和保护知识产权。
数字水印技术主要包含嵌入和提取两个过程，嵌入是将数字信息嵌入原始音视频文件中，提取是从嵌入了数字信息的音视频文件中提取出数字水印的过程。
二、音视频数字水印技术的研究1. 音频数字水印技术研究音频数字水印技术主要包括嵌入算法和提取算法两个方面。
嵌入算法主要涉及如何将数字信息嵌入到音频文件的特定位置，使得水印具有抗攻击性和鲁棒性。
提取算法则通过对水印进行分析和解码，从嵌入了数字水印的音频文件中提取出水印信息。
研究人员通过对嵌入算法和提取算法的改进和优化，提高了水印的鲁棒性和隐蔽性。
2. 视频数字水印技术研究视频数字水印技术相比音频数字水印技术更为复杂，主要涉及到嵌入领域和宽领域两个方面。
嵌入领域即将数字水印嵌入到视频的空间域中，而宽领域则是将数字水印嵌入到视频的频域中。
嵌入领域的算法一般是对视频像素进行调整，使得数字水印的嵌入尽可能不影响视频质量。
宽领域的算法则是通过对视频的频域进行变换，将数字水印嵌入到特定的频率区间中。
视频数字水印技术还需要考虑到视频的时域特性和压缩编码的影响，对算法进行适当的调整和优化。
三、音视频数字水印技术的应用实践1. 版权保护音视频数字水印技术可以对音视频文件进行唯一认证，并且不容易被篡改或删除。
版权方可以通过数字水印技术对音视频内容进行跟踪和监控，以确保知识产权的合法权益。
数字水印技术也可以帮助版权方提供证据以应对盗版和侵权行为。
2. 防止盗录音视频数字水印技术可以防止音视频内容被未经授权的设备录制和传播。
数字水印技术可以将音视频文件与特定硬件设备进行绑定，只有携带特定的硬件设备才能正常播放和解码，从而有效防止盗录和非法传播。
数字音频水印技术
域的向后屏蔽作用， 即弱信号在强信号消失之后变得无法听见。 弱信号可
以在强信号消失之后50~200 ms的作用而不被人耳察觉。在该算法中，编码 器先把载体数据延迟一定的时间，然后叠加到原始的载体数据上来产生回
2014-5-12
数字音频水印技术
1.3 水印的嵌入和检测 音频数字水印技术就是在音频中添加某些数字信息来 保护数字媒体的版权，证明数字产品的真实可靠性。水印 信息嵌入在音频载体中，不能影响原始音频的完整性和可 用性。从数字通信的角度来讲，可以把音频数字水印技术 理解为用扩频等通信技术把一个窄带信号（水印）放在在 一个宽带信道（载体）上传输；从信号处理的角度来讲， 可以把音频数字水印技术看作是把一个作为水印信息的弱 信号叠加到原始音频载体的强背景上。一个完整的数字音 频水印系统包括水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或 检测三个基本环节。
数字水印是在音频载体对象中嵌入一定数量的掩蔽信息， 为使得第三
方不易察觉这种嵌入信息， 需谨慎选择嵌入方法， 使嵌入信息前后不产生 听觉可感知的变化。
2014-5-12
数字音频水印技术
3. 是否需要原始数据进行信息提取
根据数据嵌入和提取方案的不同设计， 有些方案可以不需要借助
于原始数据进行信息提取， 这一性能将影响方案的用途和性能。 4. 数据提取误码率 数据提取误码率也是音频水印方案中的一个重要技术指标， 因为 一方面存在来自物理空间的干扰， 另一方面信道中传输的信号会发生 衰减和畸变， 再加上人为的数据变换和攻击， 都会使数据提取的误码 率增加。 5. 嵌入数据量指标
基于多媒体信号处理的数字水印技术研究
基于多媒体信号处理的数字水印技术研究数字水印技术是一种在多媒体信号中插入一种可用于鉴别、追踪或保护其版权的隐藏特征的技术。
通过数字水印技术，可以在数字媒体中隐藏一些不可察觉的信息，例如版权信息、认证信息等。
数字水印技术目前广泛应用于音频、图像和视频等多媒体信号的保护领域。
本文将介绍基于多媒体信号处理的数字水印技术的研究进展和应用。
基于多媒体信号处理的数字水印技术主要包括两个主要步骤：嵌入和提取。
在嵌入步骤中，数字水印被嵌入到媒体信号中，使其具有一定的鲁棒性和不可见性。
而在提取步骤中，通过特定算法从带有数字水印的媒体信号中提取出数字水印。
在数字水印的嵌入过程中，一般使用变换域方法或空域方法。
变换域方法以信号的变换系数作为嵌入载体，包括离散余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)等。
空域方法则以信号的原始样本为嵌入载体，包括几何嵌入和扩频嵌入等。
这些方法都需要考虑数字水印的容量和鲁棒性，以确保水印能够在传输和处理的过程中保持一定的稳定性和可提取性。
数字水印的提取过程是通过特定的算法将数字水印从嵌入载体中提取出来。
具体的算法包括相关性检测、统计学检测和机器学习等方法。
其中，相关性检测方法是最常用的方法之一。
通过计算提取到的水印与原始水印之间的相似性来判断水印的存在与否。
统计学检测方法则通过对嵌入载体的统计学特征进行分析，来确定是否存在数字水印。
机器学习方法则通过对已知的数字水印样本进行训练和分类，来实现数字水印的提取。
这些方法的选择需要根据嵌入过程中所使用的方法以及应用场景的不同而定。
数字水印技术的应用非常广泛。
首先，数字水印可以用于保护知识产权。
音频、图像、视频等数字媒体作品是容易被复制和传播的，数字水印可以在这些作品中插入唯一的标识信息，以便识别和追踪盗版行为。
其次，数字水印还可以用于版权认证。
数字水印可以提供作品的版权信息和所有者信息，以保护原创作品的权益。
此外，数字水印还可以用于数据完整性验证和数字取证等领域。
版权保护中数字水印技术的应用研究
版权保护中数字水印技术的应用研究随着互联网技术的发展，数字媒体的传播逐渐成为人们日常生活中必不可少的一部分，如电影、音乐、图片等各种数字媒体作品。
然而，数字媒体的传播给版权保护带来了前所未有的挑战。
在数字媒体传播的过程中，数字水印技术成为一种流行的版权保护工具。
一、数字水印技术简介数字水印涉及数字信号处理和信息嵌入技术。
数字水印是将一些信息嵌入到数字内容中的一种技术。
这种技术可以通过随机变化嵌入到数字内容中，从而使得保护的数字资产能够通过信息的存储和传输而进行追踪和保护。
数字水印技术在数字版权保护和防伪溯源等行业中得到广泛应用。
二、数字水印技术在版权保护中的应用数字水印技术已经成为了数字版权保护的重要工具，现在在电影、音乐、图片等数字媒介产业中，数字水印技术都被广泛应用。
数字水印的主要作用是对数字媒介中各种信息的所有者和完整性进行保护。
下面就数字水印技术在电影、音乐、图片等数字媒介产业中的应用进行阐述。
1. 数字水印技术在电影版权保护中的应用数字水印技术在电影版权保护中的应用是一项非常重要的措施。
在电影的制作和传播中，数字水印技术可以帮助电影制片方保护自己的作品并保证作品的完整性，同时也可以提升电影的信任度。
在电影制作过程中，数字水印技术充分保证了电影的版权，使电影可唯一地被识别。
通过数字水印技术，电影制片方可以针对不同的数字媒介进行不同的数字水印嵌入方案，满足不同需求的版权保护。
同时，在数字媒介的传播之中，数字水印技术能够及时追踪传播渠道和目标，降低盗版问题的出现。
2. 数字水印技术在音乐版权保护中的应用在音乐产业中，数字水印技术也是非常受欢迎的一种版权保护措施。
音乐数字水印技术可以用于帮助音乐制作方来保护自己的版权和作品完整性，同时可以追踪盗版传播的路径，对盗版作出有效打击。
通过数字水印技术，音乐制片方可以嵌入数字水印信息，对音乐进行唯一标识和版权保护。
音乐的数字水印可以隐藏在音频数据的一些不易被察觉的位置，以保证音乐的完整性。
数字音频水印技术综述_李伟
通
信
学 报
Journal on Communications
Vol. 26 No. 2 February 2005
数字音频水印技术综述
李伟 1, 袁一群 1，李晓强 2, 薛向阳 1，陆佩忠 1
(1. 复旦大学 计算机科学与工程系，上海 200433; 2. 上海大学 计算机工程与科学学院, 上海 200072)
X (k ) > X (k + 1) 且 X ( k ) ≥ X (k − 1) X (k ) − X (k + m) ≥ 7dB, m ∈ [ −2, + 2] if 2 < k < 63 m ∈ [ −3, − 2, + 2, + 3] if 63 ≤ k < 127 if 127 ≤ k ≤ 250 (3)
Overview of digital audio watermarking
LI Wei1, YUAN Yi-qun1, LI Xiao-qiang2, XUE Xiang-yang1, LU Pei-zhong1
(1. Department of Computer Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China; 2. School of Computer Engineering and Science, Shanghai University, Shanghai 200072, China)
[2]
压缩域上分别阐述。第 4 部分介绍对数字音频水印 系统的攻击，特别分析了在时间域能够以很小代价 击败绝大多数音频水印算法的同步攻击，并讨论了 几种可能的解决策略。最后总结了数字音频水印技 术当前存在的问题并对其发展作了展望。
数字水印技术综述
数字水印技术综述数字水印技术综述数字水印技术是一种安全、可靠和高效的数据保护技术，可以将接收方或发送方的隐私状态嵌入到数字图像、声音、文本以及其他信息媒介中，以为数据赋予更大的安全保护。
数字水印技术的研究主要包括以下几个方面：一、数字水印的概念数字水印（Digital Watermark）指按一定算法将相关信息（如版权标识、用户标识、发送者鉴别和跟踪、溯源信息等）嵌入到数据的安全技术。
它的特点是经过处理的数据可以在±10% 的抗压缩层次上保护发送者的隐私。
二、数字水印的编码数字水印的编码分为无损和有损两种。
无损编码以把最少重要的数据编码为最少的数字水印，能够保证原始图像的完整性和清晰度；而有损编码可以在此基础上进行改善，能够有效地降低图像的质量。
三、数字水印的抗处理数字水印技术抗处理能力强，即便在经过处理和压缩后，数字水印仍可以保护隐私。
常用的抗处理技术有多种，包括：图像旋转、裁剪和变换；图像压缩和缩放；区域改变和图像调整；添加高斯噪声；采用抗平均处理；伪随机序列编码器，以及加密算法等处理技术。
四、数字水印的容错性数字水印的容错性关键在于它可以抵抗瑕疵的穿插，因此容错性是数字水印技术的重要指标。
容错性越好，表明数字水印技术在瑕疵干扰下也能够正确识别、提取和解码出原有信息，可以确保数据传输的安全性。
五、数字水印的应用1.音频保护技术：音频数字水印技术是一种将音频源的版权声明、接收者的身份标识、发送者的鉴别和跟踪等隐私信息融入到数字音频信号的技术，广泛应用于音乐版权保护、发行保护、音乐质量检测、网络盗版监控等方面。
2.防御机制：利用数字水印技术可以检测出网络文本篡改、文件拷贝、网络软件非法传播等滥用行为，并采取有效的防御措施。
3.内容审查：数字水印技术还可以用于网络节点的内容过滤，比如过滤垃圾邮件、查找恐怖主义信息等。
4.电子商务：数字水印技术可以充分保护电子交易的有效性，在完成交易后，发送方可以把商品、令牌等信息嵌入到交易文本，以核实收款方的真实性。
数字水印技术综述_尹浩
计算机研究与发展ISSN 100021239/CN 1121777/TPJournal of Computer Research and Development 42(7):1093～1099,2005 收稿日期:2004-05-17;修回日期:2004-12-06 基金项目:国家自然科学基金项目(60372019,90104002,90412012,60473086);中国博士后基金项目(2003034152);国家“九七三”重点基础研究发展规划基金项目(2003CB314804)数字水印技术综述尹 浩 林 闯 邱 锋 丁 嵘(清华大学计算机科学与技术系 北京 100084)(h 2yin @mail 1tsinghua 1edu 1cn )A Survey of Digital W atermarkingY in Hao ,Lin Chuang ,Qiu Feng ,and Ding Rong(Depart ment of Com puter Science and Technology ,Tsinghua U niversity ,Beijing 100084)Abstract Digital watermarking ,the technology of embedding special information into multimedia data ,is a topic that has recently gained increasing attention all over the world 1The watermark of digital images ,audio ,video ,and other media products in general has been proposed for resolving copyright ownership and verifying the integrity of content 1The characteristics and applications of watermark techniques are first in 2troduced ,and then the basic concepts and evaluation criteria are expatiated 1For further understanding ,the watermark techniques from the various aspects are classified and some conventional watermark techniques and algorithms are analyzed in detail 1At the same time ,their security and performance are compared 1Fi 2nally ,the possible research direction of digital watermark technology are pointed out 1K ey w ords digital watermark ;multimedia security ;copyright protection摘 要 数字水印作为一种将特殊信息嵌入媒体数据的技术,近年来已成为国内外研究的热点并有着广泛的应用前景1通常数字水印被应用于数字图像、音频、视频以及其他媒体产品上以进行版权保护和验证多媒体数据的完整性1首先介绍了数字水印技术的特点和应用领域,并对其基本原理和评价标准进行了阐述,同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析,并对不同算法进行了安全性与性能的横向比较,最后指出了数字水印今后的研究方向1关键词 数字水印;多媒体安全;版权保护中图法分类号 TP309171 引 言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1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[1,2]12 特点、分类及其应用211 基本特点(1)不可见性(imperceptibility )数字水印的嵌入不应使得原始数据发生可感知的改变,也不能使得被保护数据在质量上发生可以感觉到的失真1(2)鲁棒性(robustness )当被保护的数据经过某种改动或者攻击(如传输、编码、有损压缩等)以后,嵌入的水印信息应保持一定的完整性,并能以一定的正确概率被检测到1(3)安全性(security )数字水印应该难以被伪造或者加工1并且,未经授权的个体不得阅读和修改水印,理想情况是未经授权的客户将不能检测到产品中是否有水印存在1(4)可证明性在实际的应用过程中,可能多次加入水印,那么数字水印技术必须能够允许多重水印嵌入被保护的数据,而且每个水印均能独立地被证明1212 分 类(1)按照应用媒体分为文本、图像、音频和视频1(2)按照水印特点,分为可见水印和不可见水印1不可见水印是最常用的水印技术,它利用了人类视觉系统的特点,使得隐藏在数据中的水印无法通过肉眼分辨出来1它可以分为脆弱水印、半脆弱水印和稳健水印1(3)按照水印处理过程,由图1可以看到分为生成水印、嵌入水印和检测水印,而其中每一种又有不同的分类1Fig 11 Watermarking classification according to processing 1图1 数字水印按照处理过程分类213 应 用数字水印主要应用在以下几个方面[1～10]:(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1当该作品被盗版或出现版权纠纷时,所有者即可从被盗版作品中获取水印信号作为依据,从而保护其合法权益1(2)数字指纹为避免数字作品未经授权被拷贝和发行,版权所有人可以向分发给不同用户的作品中嵌入不同的水印以标识用户的信息1该水印可根据用户的序号和相关的信息生成,一旦发现未经授权的拷贝,就可以根据此拷贝所恢复出的指纹来确定它的来源1(3)认证和完整性校验通常采用脆弱水印1对插入了水印的数字内容进行检验时,须用惟一的与数据内容相关的密钥提取出水印,然后通过检验提取出的水印完整性来检验数字内容的完整性1其优点在于认证同内容密不可分,因此简化了处理过程1(4)访问控制利用数字水印技术可以将访问控制信息嵌入到媒体中,在使用媒体之前通过检测嵌入到其中的访问控制信息,以达到访问控制的目的,它要求水印具有很高的鲁棒性1(5)信息隐藏数字水印可用于作品的标识、注释、检索信息等内容的隐藏,这样不需要额外的带宽,且不易丢失1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的应用13 基本原理和评价标准311 常规的嵌入检测框架图2所表示的是常规水印嵌入模型,其功能是根据密钥K ey 生成水印信号W ,通过一定的方法加入原始数据中,得到嵌入了水印的作品1在水印信4901计算机研究与发展 2005,42(7)号生成过程中,通常是需要原始数据的,其作用是使生成的水印信号与原始数据相关,即在不同的数据中嵌入的水印信号各不相同1Fig 12 Normal watermark 2embedding model 1图2 常规的水印嵌入模型original图3是常规的水印检测模型,其功能是根据KEY 生成水印信号W ,然后与待测数据进行水印信号相似性检测,判断是否存在水印1生成水印信号是否使用待测数据需与水印嵌入过程中的生成方法一致1一些水印技术(如私有水印等)中,检测过程需要使用原始数据,以便有效解决一些水印鲁棒性问题[3],但这同时也带来了一些额外的开销和安全隐患1Fig 13 Watermark detection model 1图3 水印检测模型常规的数字水印技术框架可以定义为六元组[1](X ,K ,W ,G ,E ,D ):X 表示未加入水印的原始数据1K 表示水印密钥(watermark key ),常由标识数字序列(例如整数序列等)组成1W 表示由数据序列X 和水印密钥K 生成的水印信号序列,其定义如下:W ={w (k )|w (k )∈U ,k ∈W^d }1(1) 水印信号可为二值的形式[4～6],即水印信号序列中的每个值w (k ),其取值范围U ={0,1}或{-1,1};也可以高斯噪声的形式[7,8]出现1W ^d 表示水印信号空间,而d 表示其维数,d =1,2,3分别表示音频、图像和视频水印1G 表示从数据序列X 和水印密钥K 生成水印信号W 的算法:W =G (X ,K )1(2) 二值形式的水印信号通常基于伪随机数产生器或者混沌系统;而高斯伪噪声信号或者m 2序列则可以通过提供很长的不相关信号序列来产生,以保证其足够的安全性1另外,生成的水印可能需要进一步的变换,以便更适合于嵌入到数据中1为了便于分析,可将G 分解为两个部分:G =T .R ,(3)其中,W =R (K ),W =T ( W ,X )1 第1部分R 表示从密钥K 生成原始水印的变换过程,整个过程仅依赖于K 1如果R 基于随机数生成器,则K 可直接映射为生成随机数所需的种子(seed );而如果基于混沌系统,K 则可通过一些简单变换以成为混沌系统的初始条件1上述两种情况R 都满足了密钥的惟一性,并且生成的 W 是K 的合法水印;另外,企图通过R 的逆变换来求得密钥K 实际上是不可行的1第2部分T 是可选的处理过程,表示将R 生成的原始水印修改为与被保护数据内容相关的水印,T 只看重数据的一些显著的特征,比如数据在处理过程中比较鲁棒不易丢失的那些特征等1如果在大量数据中嵌入同样的水印,攻击者可以通过统计的方法将数据进行叠加,来估计出水印信号[9],而通过数据相关的处理,即使采用相同的原始水印,对不同的数据得到的水印也不相同,因此可以避免此类攻击1E 表示将水印信号W 嵌入数据序列X 得到加密后的序列X w 的算法:X w =E (X ,W )=X +af (X ,W ),(4)其中X ={x (k )},a 为水印强度,f 为X 与W 的某种函数关系,最常用的水印嵌入算法如下:加法规则x w (k )=x (k )+aw (k )1(5)乘法规则x w (k )=x (k )+ax (k )w (k )1(6)为了保证在不可见的前提下,尽可能提高嵌入水印的强度,α的选择必须考虑图像的性质和视觉系统的特性1D 表示水印检测算法:D (X ,K )=1,W 存在,0,W 不存在1(7),或者水印根本就不存在,都可以通过相似性测量来检测出来1有多种办法可以度量原始水印和提取的水印之间的相似程度,最常用的是基于相关性的测试1先用密码和待检测的图像算出水印W 3,通常情况下,提取出的水印W 3与原始水印W 不相等,然后用下面的公式进行计算:si m (W 3,W )=W 3・W W 3・W 1(8) 设定阈值为T ,当满足下面不等式时,W 3与W 匹配:5901尹 浩等:数字水印技术综述si m(W3,W)>T1(9) T的选择要基于一定的虚警概率和漏警概率1检测过程可能包含两个错误,一是实际没有水印,却检测出有水印;二是实际有水印,却没有检测到水印1T减小,漏警概率降低而虚警概率提高;T增大,则虚警概率降低而漏警概率提高1312 攻击测试与性能评价(1)攻击在实际应用中,数字水印会面临各种问题,包括数据处理和人为攻击所带来的破坏,大致分类如下:①一般信号处理,包括滤波、平滑、增强、有失真压缩等;②几何变化,包括旋转、缩放、分割等;③诱惑攻击,即试图通过伪造原始图像和原始水印来迷惑版权保护,也称IBM攻击;④删除攻击,即针对某些水印方法通过分析水印数据,估计图像中的水印,然后将水印从图像中分离出来并使水印检测失效1(2)评价标准水印算法的评估有多种客观的评估标准,但主要有以下3种评价标准:①信噪比S N R和峰值信噪比PS N R在实验中,我们使用信噪比(S N R)和峰值信噪比(PS N R)作为嵌入水印后图像质量的评估标准,它是一种客观评价标准1信噪比(S N R)和峰值信噪比(PS N R)分别定义如下(单位分贝,dB):S N R=-10lg σ2D, (10)PS N R=-10lg M2D,(11)其中:σ2=1N ∑N-1i=0(x i- x)2, x=1N∑N-1i=0x i,(12)D=1N∑N-1i=0(x i-^x i)21(13) x i表示原图的像素值,^x i表示输出图像的像素值,N表示图像的像素个数,[0,M-1]为图像像素值的取值范围1②水印容量[11]在给定水印(二值型或高斯型)和图像质量标准的前提下,某些水印系统可以测出水印的最大长度和强度1水印容量越大,所含版权信息越多,不可见性会随之下降1③鲁棒性数字水印算法的鲁棒性常用攻击测试来进行评价,常见攻击测试包括:低通滤波、色彩量化、按比例缩放、剪切、旋转、对称或非对称剪切(X,Y方向)、对称或非对称行和列移动、普通线形几何变换、J PEG压缩、小波压缩等[12]1除了上述基本的攻击测试,近年来又出现了统计平均攻击和引发多著作权问题的多重水印攻击[13,14]1总之,在统一了测试方法和评估标准以后,水印算法的作者只需提供一份测试结果列表,其他研究者就能对算法的性能产生较为全面的认识,有利于对算法的深入研究及推广14 数字水印典型算法近年来,国际上数字水印技术的研究发展很快,新技术新算法层出不穷1水印算法大致可以分为两类:即空域水印和频域水印1后者通常也称为变换域水印,目前很多新的水印算法都是基于变换域的1下面对一些典型的算法进行介绍1411 空域算法(1)Schyndel算法[15,16]Schyndel算法提出了一些关于水印的重要概念和鲁棒水印检测的通用方法,即相关性检测方法1该算法首先将一个密钥输入一个m2序列(maximum2 length random sequence)发生器来产生水印信号,然后排列成二维水印信号,按像素点逐一嵌入到原始图像像素值的最低位上1其中,m2序列是由一些初始向量按照Fibonacci递归数列的关系运算生成的,也可以用线性移位寄存器实现1如果每个向量的长度为n,或移位寄存器的级数为n,则生成的m2序列长度最大为2n-11m2序列的自相关函数和频谱分布的特点类似于随机高斯噪声1检测时,通过计算m2序列和水印图像行的相关函数来判断是否存在水印1由于Schyndel算法将水印信号安排在了像素点的最低位上,它是不可见的1但基于同样的原因,水印信息很容易为滤波、图像量化、几何变形的操作破坏,因此是不鲁棒的1(2)Patchwork算法[3]Patchwork算法是通过改变图像数据的统计特性将信息嵌入到像素的亮度值中1Patchwork算法的方法是随机选择N对像素点(a i,b i),这些随机选取的两个像素点的差值是以0为中心的高斯分布1然后将点a i的亮度值加1,点b i的亮度值减1,这样来改变分布的中心,并且使得整个图像的平均亮度保持不变1最后采用统计的方法来对水印进行6901计算机研究与发展 2005,42(7)检测1为了抵抗诸如有损压缩以及滤波的处理,它将像素点对扩展成小块的像素区域(patch),增加一个patch中的所有像素点的亮度值,同时减少对应另外一个patch中所有像素点的亮度值1这种算法对抵御有损压缩编码(J PEG)、剪裁攻击和灰阶校正非常有效1但其缺陷在于嵌入的水印信息少,对仿射变换敏感,对多拷贝联合攻击抵抗力比较脆弱1 412 频域算法(1)扩展频谱通信技术扩展频谱通信[7](spread spectrum communication)技术原理为:先计算图像的离散余弦变换(DCT),然后将水印叠加到DCT域中幅值最大的前L个系数上(不包括直流分量),通常为图像的低频分量1若DCT系数的前L个最大分量表示为D={d i},i= 1,…,L,水印是服从高斯分布的随机实数序列W= {w i},i=1,…,L,那么水印的嵌入算法为d3i= d i+ad i w i,其中常数a为尺度因子,控制水印添加的强度1然后用新的系数做反变换得到水印图像X31解码函数则分别计算原始图像X和水印图像X3的离散余弦变换,并提取嵌入的水印W3,再做相关检验si m(W3,W)=W3・WW3・W ,以确定水印的存在与否1该方法即使当水印图像经过一些通用的几何变形和信号处理操作而产生比较明显的变形后仍然能够提取出一个可信赖的水印1(2)N EC算法N EC算法[7]由N EC实验室的Cox等人提出,在数字水印算法中占有重要地位1其工作原理是,首先由作者的标识码和图像的Hash值等组成密钥,以该密钥为种子来产生伪随机序列,该序列具有高斯N(0,1)分布1再对图像做DCT变换,用该伪随机高斯序列来调制(叠加)图像除直流(DC)分量外的1000个最大的DCT系数1该算法具有较强的鲁棒性、安全性、透明性等1由于采用特殊的密钥和不可逆的水印生成方法,因此可以有效防止IBM攻击1而且该算法还提出了增强水印鲁棒性和抗攻击算法的重要原则,文献[6]建议水印信号应该嵌入到图像频域中可见性最主要的部分,这样可以增强抵抗常规信号处理和几何失真,以提高检测出水印的概率1另外,待嵌入的水印信号要由独立同分布随机实数序列构成,并且该实数序列应该具有高斯分布N(0,1)的特征1(3)生理模型算法人的生理模型包括人类视觉系统HVS和人类听觉系统HAS1利用生理模型的基本思想均是利用从视觉或听觉模型导出的J ND(just noticeable dif2 ference)描述来确定在图像或声音的各个部分所能容忍的数字水印信号的最大强度,从而能够避免破坏视觉或者听觉的质量1也就是说,利用生理模型来确定与数据相关的调制掩模,然后再利用其来嵌入水印1这一方法同时具有好的透明性和鲁棒性1(4)压缩域算法基于J PEG,MPEG标准的压缩域数字水印系统,其水印检测与提取可直接在压缩域数据中进行,节省了完全解码和重新编码过程,因此在数字电视广播及VOD中有很大的实用价值[17～22]1输入的MPEG22数据流可以分为数据头信息、运动向量和DCT编码信号块这3个部分,常见的方案都主要是对DCT编码信号块进行改变,如H&G算法[17,18]1 413 主要算法比较表1对一些常见的数字水印算法,对其不可见性、鲁棒性、嵌入量以及复杂程度进行了分类比较,以便进一步地研究1总体来说,频域水印的不可见性要比空域水印好,且抗攻击能力很强,但是嵌入量较小,计算更为复杂1实际应用中,需要选择合适的算法,以适应不同的需求1T able1 Comparison B etw een Main Algorithms表1 主要算法比较Classification Algorithm Imperceptibility Resistibility EmbeddingQuantityComplexityDegreeSpatial Domain Watermarking Based onLSBSchyndel Algo2rithmInsert into LSB,goodimperceptibilityW eak resistibility forfilter,image quantizationand geometric distortion1Large Very LowBased onBrightnessPatchwork Al2gorithmModify the distributionof brightness difference,good imperceptibilityE ffective for lossycompression and coding,shearing attack and graycorrection,fragile foraffine trans form andmulti2copy joint attack1The distribution ofbrightness differenceof N pixels pairsrepresented only onebit,little watermarkembedded data1Low7901尹 浩等:数字水印技术综述续 表Classification Algorithm Imperceptibility Resistibility EmbeddingQuantityComplexityDegreeFrequency Domain Watermarking Based onDCTSpread2SpectrumCommunicationG ood imperceptibility,but the watermark indifferent frequency hasthe same intensity1Robust to geometricdistortion and signalprocessing1Embedded in the DCTcoefficients,Largenumber of embeddeddata1HighN ECAlgorithmG ood imperceptibility,but the watermark indifferent frequency hasthe same intensity1Robust to geometricdistortion,signalprocessing and IBMattack1Embedded in the DCTcoefficients,Largenumber of embeddeddata1Higher than theSpread2spectrumcommunication1PhysiologicalModelAlgorithmG ood imperceptibility,but the watermark indifferent frequency hasthe same intensity1Robust to geometricdistortion and signalprocessing1Embedded in theDCT coefficients,Large number ofembedded data1HighCompressionField AlgorithmG ood imperceptibility1Robust to videocompression andshearing operation1Some practicalalgorithms have badtransparency on theQoS control1Embedded in the DCTcoefficients,Largenumber of embeddeddata1Low,DCTΠIDCTis Avoided1Based onDWTMulti2Resolu2tionDecompositionAlgorithmG ood imperceptibility1Robust to compressionand image processing1Embedded in the sub2wave band,Largenumber of embeddeddata1Higher than DCTtransform forblock image1Based onDFTAlgorithmPresented byRuanaidhG ood imperceptibility1Robust to compressionand image processing1Embedded in the phaseinformation of everyblock,few embeddeddata1Higher5 结 论数字水印是近几年来国际学术界兴起的一个前沿研究领域,作为在信息时代下进行数字产品版权保护的新技术,它可以确定版权所有者,识别购买者或者提供关于数字内容的其他附加信息,并将这些信息以人眼不可见的形式嵌入在多媒体信息中1在数字水印技术中,水印嵌入算法一直都是人们关注的焦点,而对不可见的鲁棒水印和嵌入噪声的水印的研究,都是最常见的课题1频域比空域应用得更多更广,尤其是基于DCT变换的算法已经得到了广泛的应用1但最近基于小波变换的嵌入算法因其具有多重分辨率的特点,而日益变得流行起来1由于目前数字水印技术难以解决串谋攻击、机会攻击以及解释攻击问题,使得数字水印在版权保护、访问与拷贝控制、数字指纹等方面的应用受到了很大的限制,许多研究者正致力于上述问题的解决1另外,对数字水印算法的可靠性和性能的评价需要有更标准的方法,水印理论也需要更加完善,可以预见数字水印技术将很可能成为多媒体安全领域的技术基础1参考文献1G1Voyatzis,I1Pitas1The use of watermarks in the protection of digital multimedia products1Proceedings of the IEEE,1999,87(7):1197～12072Christine I1Podilchuk,Edward J1Delp1Digital watermarking: Algorithms and applications1Signal Processing Magazine,2001, 14(4):33～463Ingemar J1Cox,J1P1Linnartz1Some general methods for tam2 pering with watermarks1IEEE Journal on Selected Areas in Com2 munication,1998,16(4):587～5934W1Bender,D1Gruhl,N1Morimoto,et al1Techniques for data hiding1IBM System Journal,1996,35(3&4):313～3365R1B1W olfgang,E1J1Delp1A watermark for still images1IEEE Int’l Conf1Image Processing,Lausanne,Switzerland,19966A1Z1Tirkel,C1F1Osborne,T1E1Hall1Image and watermark registration1Signal Processing,1998,66(3):373～3837Ingemar J1Cox,Joe K ilian,F1Thomason Leighton,et al1Se2 cure spread spectrum watermarking for multimedia1IEEE Trans1 Image Processing,1997,6(12):1673～16878C1I1Podilchuk,W1Zeng1Perceptual watermarking of still im2 ages1IEEE Workshop Multimedia Signal Processing,Princeton NJ,19979S1Voloshynovskiy,S1Pereira,T1Pun,et al1Attacks on digital watermarks:Classification,estimation2based attacks and bench28901计算机研究与发展 2005,42(7)marks 1IEEE Communications Magazine ,2001,39(8):118～12610Lee Sin 2Joo ,J ung Sung 2Hwan 1A survey of 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2searcher.Mainly researches on the multime 2dia communication ,network QOS control and security 1尹浩,1974年生,助理研究员,主要研究方向为多媒体通信与安全、网络性能评估与QOS 控制1Lin Chu ang ,born in 19481Professor and Ph 1D 1supervisor 1His main research inter 2ests are computer network ,performance e 2valuation ,stochastic Petri net ,logic deduce and inference system 1林闯,1948年生,教授,博士生导师,主要研究方向为计算机网络、系统性能评价、随机Petri 网、逻辑推演和推理系统1Q iu Feng ,born in 19821Master candidate 1His main research interest is multimedia se 2curity 1邱锋,1982年生,硕士研究生,主要研究方向为多媒体安全1Ding R ong ,born in 19751Post Ph 1D 1His main research interests are video compression and recognition 1丁嵘,1975年生,博士后,主要研究方向为视频压缩及识别1R esearch B ackgroundThis paper is based on the research on an application 2supported video secure transmission system ,which is supported by the Nat 2ural Science Foundation (Grant No 160473086)1With the development of the digital technology and the Internet ,image ,audio ,video and so many kinds of multimedia digital production have been published in the Internet ,then the copyright protection and infor 2mation integrality guarantee has become important problems needed to be resolved 1Digital watermarking technology ,as an important branch of information security technology research fields ,is an efficient method to realize the multimedia copyright protection and in 2formation integrality guarantee ,and has become a research point in information fields 1We try to design a media 2dependent scheme to guarantee the security of video delivery ,in this scheme ,key information will be embedded in the host video ,and delivered to the clients 1How to design a reliable and efficient data embedding algorithm is a challenge 1We hope to find some valuable information from the watermark research work 1S o to conduct a good survey on current watermark work is very important for our further work and is also very valuable to the related research work 1This paper firstly introduces the characteristics and applications of watermarking ,and the basic concepts and evaluation criteria are expatiated 1For further understanding ,it then classifies the watermark techniques from the various points of view ,analyzes some existing watermark techniques and algorithms in detail ,and compares their security and performance 1Finally ,it briefly introduces the direction of digital watermarking technology development 19901尹 浩等:数字水印技术综述。
基于数字水印技术的音视频信息安全研究
基于数字水印技术的音视频信息安全研究一、引言随着信息技术的飞速发展，音视频信息的产生和传播越来越便捷，但也带来了一系列的安全问题。
而数字水印技术可以帮助应对这些问题，本文将围绕着基于数字水印技术的音视频信息安全展开研究。
二、数字水印技术数字水印技术是一种将信息嵌入到数字载体（如图片、音乐、视频等）中的技术，类似于现实中的水印。
音视频数字水印一般包括时域水印和频域水印两种方式，时域水印以可听声音的方式嵌入音频信号中，而频域水印以嵌入特定频率的方式实现信息隐藏。
数字水印技术可以帮助保证音视频信息的版权、鉴别真伪、防篡改，从而提高音视频信息的安全性。
三、音视频信息安全音视频作为一种多媒体信息，其传播的安全问题始终是现实中需要解决的难题。
例如，音视频的版权问题一直备受关注；同时，网络攻击者也往往通过窃取或篡改音视频信息来从中谋取利益。
数字水印技术的出现提高了音视频信息的防篡改能力，进一步保障了音视频信息的安全。
四、基于数字水印技术的音视频信息安全1.数字水印应用于音频信息的安全数字水印技术在音频信息的版权保护、内容标识等方面有着重要的应用。
例如，数字水印可以在音频文件中嵌入特定的标记信息，方便对音频的鉴别和防抄袭。
数字水印技术也可以追踪到音频被复制的行为，降低音频文件的盗版风险。
2.数字水印应用于视频信息的安全数字水印技术在视频播放的版权保护、可追踪性等方面有着广泛的应用。
数字水印可以在视频中标识出版权信息，在信息侵权的情况下提供依据。
同时，在视频监控等领域，数字水印技术的应用也可以对视频的可追踪性做出保障。
3.数字水印应用于音视频数据传输的安全数字水印技术可以在音视频数据传输过程中嵌入水印信息，以保证音视频传输的安全性。
数字水印的应用可以防止音视频数据在传输过程中被篡改，确保数据能够完整、安全地到达另一端。
五、总结数字水印技术的应用在音视频信息安全方面有着广泛的应用前景。
数字水印技术可以帮助解决音视频信息的版权问题、提高音视频信息的防篡改能力等。
多媒体信息安全中的数字水印技术研究
多媒体信息安全中的数字水印技术研究数字水印技术是一种将特定信息嵌入到数字媒体文件中的技术。
数字水印可以用于多种目的，包括版权保护、信息验证和数据源跟踪等。
数字水印技术的研究和应用可以有效的维护多媒体信息的安全，保护数字内容创作者的权益。
数字水印技术的发展历程数字水印技术的起源可以追溯到20世纪80年代初期，当时这种技术只应用于音乐CD的防抄袭。
20世纪90年代，数字水印技术开始应用于数字音频和数字图片的版权保护。
在21世纪初期，数字水印技术开始应用于数字视频、电子书籍等领域。
随着数字媒体的快速发展和应用需求的提高，数字水印技术不断创新和完善，成为多媒体信息安全领域的一项关键技术。
数字水印技术的原理数字水印技术的原理是将表示特定信息的数字代码嵌入到数字媒体文件中，使水印信息与原始数据相结合，形成新的数字数据文件，新的数据文件即为含有水印的数字媒体文件。
数字水印可以嵌入到数字音频、数字图片、数字视频、电子书籍等各种数字媒体文件中。
数字水印的嵌入过程主要包括两个阶段：水印生成和水印嵌入。
水印生成是指将唯一的数字代码转换为具有一定容错能力的二进制图像。
水印嵌入是将生成的水印图像嵌入到数字媒体文件中的特定位置，以避免对媒体本身的质量或内容造成影响。
数字水印技术的分类根据数字水印的嵌入方式和应用场景，数字水印技术可以分为许多不同的类型。
其中，一些主要的数字水印技术包括：1、频域数字水印技术：以嵌入到傅里叶频率域中的信息为基础，适用于数字音频和数字图片的水印化。
2、时域数字水印技术：以嵌入到数据样本中的信息为基础，适用于数字音频、数字视频和电子书籍的水印化。
3、变换域数字水印技术：以一些特定的变换，如小波变换、离散余弦变换等为基础，适用于数字音频、数字图片和数字视频的水印化。
数字水印技术的应用数字水印技术可以应用于各种领域，其中主要包括版权保护、信息验证和数据源跟踪等。
1、版权保护：数字水印技术可以嵌入到数字媒体文件中，以保护版权，避免未经授权的复制和传播。
数字水印技术研究与报告分析
数字图像处理论文郑婷婷姓名：专业：电子通信工程2011 年 6 月12 日数字水印技术：概念、应用及现状一、引言随着信息时代的到来，特别是Internet 的普及，信息的安全保护问题日益突出。
当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。
但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统密级的方法变得越来越不安全。
另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。
数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。
最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。
二、数字时代的密写术—数字水印数字水印( 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才能称为数字水印：1、隐蔽性：在数字作品中嵌入数字水印不会引起明显的降质，并且不易被察觉。
2、隐藏位臵的安全性：水印信息隐藏于数据而非文件头中，文件格式的变换不应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。
数字水印技术的基本思想源于古代的密写术。
人类早期使用的保密通信手段大多数属于密写而不是密码。
然而，与密码技术相比，密写术始终没有发展成为一门独立的学科，究其原因，主要是因为密写术缺乏必要的理论基础。
如今，数字化技术的发展为古老的密写术注入了新的活力，也带来了新的机会。
尤其是近年来信息隐藏技术理论框架研究的兴起，更给密写术成为一门严谨的科学带来了希望。
毫无疑问，密写技术将在数字时代得以复兴。
数字水印技术的研究与应用
数字水印技术的研究与应用随着数字媒体的快速发展，数字水印技术也逐渐成为研究和应用的焦点。
数字水印是一种在数字媒体中嵌入信息的技术，通过对数据进行加密、隐藏和提取，使得水印信息在不影响原始数据的情况下可以被正确识别和提取出来。
本文将针对数字水印技术的研究和应用进行探讨。
1. 数字水印技术的研究进展数字水印技术起源于对实体物体上水印的模拟，经过多年的发展和研究，逐渐形成了一套完整的理论体系。
数字水印技术主要包括三个方面的内容：水印嵌入、水印提取和水印识别。
水印嵌入是将水印信息嵌入到数字媒体中的过程，它可以通过一系列的算法或方法来实现。
水印提取是指从包含水印的数字媒体中提取出水印信息的过程，它也是数字水印技术中的核心环节。
水印识别是指通过对比、分析等方法来判断数字媒体是否带有水印以及提取相关的信息。
目前，数字水印技术在图像、音频和视频等领域都取得了一定的应用。
在图像领域，数字水印技术可以用于版权保护、内容认证等方面。
通过嵌入特定的水印信息，可以保护图片的版权，避免被未经授权的非法复制和使用。
在音频领域，数字水印技术可以用于音乐版权保护、音频认证等方面。
通过向音频数据中嵌入水印信息，可以追踪非法传播和复制行为。
在视频领域，数字水印技术可以用于视频认证、内容保护等方面。
通过嵌入水印信息，可以对数字视频进行验证和防止盗版。
2. 数字水印技术的应用案例2.1 图片版权保护案例数字水印技术可以应用于图片的版权保护。
以一家摄影机构为例，他们通过数字水印技术在所拍摄的图片中嵌入了其版权信息。
当图片被非法传播或盗用时，可以通过数字水印技术提取出图片中的水印信息，进而查明侵权行为的责任人。
这项技术的应用不仅保护了摄影机构的权益，同时也为他们提供了一种有效的维权方式。
2.2 音乐版权保护案例数字水印技术在音乐版权保护方面也有广泛的应用。
例如，在音乐流媒体平台上，通过向音频文件中嵌入数字水印信息，可以跟踪非法传播和盗版行为。
音频数字水印技术的研究与应用
音频数字水印技术的研究与应用一、引言随着数字媒体的快速发展，音频数字水印技术作为一种防伪技术，被广泛应用于音频版权管理、数字智能车载系统、音频文件的完整性验证等领域。
本文将就音频数字水印技术的研究与应用进行探讨。
二、音频数字水印技术的概述音频数字水印技术是将信息嵌入到音频中，使得正常情况下不影响音频数据的原有的质量和表现。
嵌入音频的信息可以是作者、版权、文件编号等识别信息，可以表现为信道编码，在一定程度上提高音频传输的可靠性和鲁棒性。
音频数字水印技术可分为盲水印和非盲水印两大类。
盲水印技术：不需要原始音频信息，可以在不需要特殊硬件支持的情况下，提取出隐藏在音频中的水印信息。
非盲水印技术：需要原始音频信息的支持才能提取藏在音频中的水印信息。
非盲水印技术有不同的嵌入方式，如频率域、时域、小波域等。
盲水印技术和非盲水印技术各有优劣，根据不同的应用场景和保护要求，选择不同的水印技术。
三、音频数字水印技术的应用1.音频版权管理音频是重要的娱乐内容之一，在网播大行其道的当今，音频版权管理也是重要的保护对象。
音频数字水印技术可以嵌入识别信息，为版权管理提供有效手段。
例如，在出版发行音频的时候，通过嵌入音频的连接或者信息标识可以跟踪和追溯音频的使用情况，防止盗版和滥用。
2.数字智能车载系统数字智能车载系统已经成为汽车行业的重要发展方向。
音频数字水印技术可以被应用于车载系统中，实现智能化功能，例如可以嵌入导航提示和行驶路线等信息，为车主提供更好的行驶体验和更智能的导航。
3.音频文件完整性验证音频文件完整性验证是指验证音频文件是否经过篡改或者被修改。
使用音频数字水印技术，可以将音频文件的识别信息嵌入音频文件内部，提取音频文件时通过解析嵌入的信息可以验证音频的完整性和信息来源的真实性。
4.加密和解密音频信息加密和解密音频信息在保护敏感信息的场景中是十分必要的。
音频数字水印技术可以将加密的信息嵌入到音频中，该信息只能通过相应的解码器才能被解密码，保证信息的安全性。
可抗重录音的鲁棒性音频数字水印算法研究
可抗重录音的鲁棒性音频数字水印算法研究
随着音频数字化的普及，音频数字水印技术作为一种隐蔽、不可见的数字版权保护手段受到了广泛关注。
然而，传统的音频数字水印算法在面对重录音等攻击时往往表现出不足之处，因此研究一种可抗重录音的鲁棒性音频数字水印算法势在必行。
可抗重录音的鲁棒性音频数字水印算法主要通过在音频信号中嵌入和提取数字水印信息，以实现版权保护的目的。
该算法的核心在于如何在保持音频质量的同时，提高水印在重录音攻击下的鲁棒性。
首先，该算法采用时间-频率域分析的方法，将音频信号转换到时频域，以提取音频的局部特征。
然后，通过频域分析和模式匹配等技术，确定水印嵌入的位置和嵌入强度。
在嵌入过程中，算法根据音频信号的特性进行自适应调整，以提高水印的稳定性和鲁棒性。
接下来，在提取过程中，算法根据嵌入时的参数和特征，通过时频域分析和模式匹配等技术，可实现对水印信息的准确提取。
为了增强算法的鲁棒性，该算法引入了一种重录音检测和抑制技术。
通过对重录音的特征进行分析，算法能够判断是否存在重录音，并对重录音进行抑制，以保证水印在重录音攻击下的稳定性。
实验结果表明，该算法在保证音频质量的同时，具有较好的鲁棒性和可抗重录音的能力。
在不同的重录音攻击下，该算法能够提取到较高的水印信息，同时准确判断是否存在重录音。
与传统的音频数字水印算法相比，该算法的鲁棒性和可靠性显著提升。
综上所述，可抗重录音的鲁棒性音频数字水印算法为音频版权保护提供了一种新的解决方案。
随着音频数字水印技术的不断发展和完善，相信这一算法将在音频版权保护领域发挥重要作用。
数字音频水印技术研究与应用
数字音频水印技术研究与应用数字音频水印技术是一种隐藏在音频数据中的难以察觉的标记，用于保护音频数据的版权和验证数据的完整性。
数字音频水印技术应用非常广泛，可以用于音乐、电影、广播、语音信号等领域。
本文就数字音频水印技术的研究、应用以及未来发展做一个简要介绍。
一、数字音频水印技术的原理数字音频水印技术基本上是将标记嵌入到原始音频数据中，使得人类听觉系统无法察觉到标记的存在。
数字音频水印技术有很多隐藏的技巧，比如抗压缩、抗改编、抗攻击等等。
无论如何对音频数据进行修改或压缩，水印都应该具备对应的鲁棒性，保证隐藏在其中的标记不会丢失或损坏。
数字音频水印技术的实现需要以下步骤：首先需要根据所需的鲁棒性和嵌入率选择一种合适的数字水印算法，然后将数字水印嵌入原始音频数据中。
嵌入标记之后，需要对比原始音频数据和带有水印的音频数据，以验证水印的正确性。
最后，检测结果经过密码学算法认证后输出。
二、数字音频水印技术的应用1. 音频版权保护数字音频水印技术可以在音频数据中嵌入版权信息，以供检测。
音乐、电影等欧洲版权组织和商家可以利用该技术来保护其版权并监测音乐、电影是否经过正常的授权和买卖。
此技术的嵌入过程对于内容制作者来说非常简单，无需任何技术知识和专业培训即可完成标记嵌入。
2. 标记验证数字音频水印技术可用于验证经过修改的音频文件的完整性，例如剪辑的影片、以及与原始文件不同但有争议的原始文件。
鉴别修改的压缩和转码，以便提供证据。
此技术可避免数据篡改导致的版权侵权和涉诉行为。
3. 语音信号保密语音通讯是目前最古老的通讯手段之一，然而，通过互联网传递的语音通讯经常面临安全问题。
数字音频水印技术可以使音频内容不受攻击者的监视或窥探，通过加密算法加密后，水印作为一个特殊的标记被写入到数据结构中。
三、数字音频水印技术的未来发展数字音频水印技术是一个不断发展和完善的研究领域。
目前的数字音频水印技术在广泛使用中已经显示出许多弊端，制约了其深入有效的介绍应用。
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© 保密通信 可以将需要传递的秘密信息嵌 入到允许公开的数字音频作品之中. 由于嵌入秘密 信息的音频作品在主观听觉上并未发生变化, 察觉 到秘密信息存在的概率非常小.
ª 数字广播控制 在广播领域中, 可用数字音 频水印技术以不依赖于特定频段的方式执行自动任 务, 包括广播站P节目类型的标识、广告效果的统计 分析、广播覆盖范围的分析研究等.
数字音频信号 s ( n) 之能量要求按比例调制二进制
水印并得到数字水印信息 w ( n) ; 最后再调制水印 w ( n) 使之等于 r ( n) 或等于- r ( n) ( 取决于 v= 1 或
v = 0 ) , 并将调整信号加到原始信号上, 以产生含水
印的数字音频信号 x ( n) , 如
x ( n) = s ( n) + aw ( n ) . 检测方法利用了线性相关性, 因为伪随机序列
号等等. 实际上, 扩频方法是在数字音频信号上嵌入伪
随机序列, 无论采用哪种变换( DFT、DCT、DWT 等) ,
多种频率的噪 声都能嵌入时域信号或 变换域信号
中. 首先, 由伪随机序列 r ( n) 调节得到二进制水印 信息 v= { 0, 1} ( 其中, r ( n) 由密钥产生) ; 然后根据
近几年, 对图像水印技术和视频水印技术( 尤其 是图像水印技术) 的研究很多, 而对于数字音频水印 技术的研究却鲜有报道[ 2,3] , 这是由于: ¥ 与图像和 视频相比, 音频信号在每个时间间隔内采样的点数 要少得多, 意味着音频信号中可嵌入的信息量要比 可视媒体少得多. ¦ 人类听觉系统( HAS) 要比人类 视觉系统( HVS) 灵敏得多, 听觉上的不可知觉性实 现起来要比视觉上困难得多. § 数字音频水印对信 号的同步有比较高的要求. 然而, 随着 MP3、MPEG、
基本方面: 水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或 检测. 数字音频水印技术实际上是通过对原始数字 音频的分析、水印信息的预处理、嵌入位置的选择、 嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术 环节进行合理优化, 寻求满足透明性、安全可靠性、 鲁棒性等诸条件( 参见 2. 2 节) 约束下的准最优化设 计问题. 而作为数字音频水印信息的重要组成部分 ) ) ) 密钥, 则是每个设计方案的一个重要特色所在. 往往可以在水印预处理、嵌入位置选择和调制控制 等不同环节入手完成密钥的嵌入.
§ 非法拷贝防护 在数字音频作品录P放设备
的设计中应用音频水印技术, 当录P放设备工作时,
检查音频作品上是否有水印存在, 以决定该数字音
频作品应不应该被录P放, 从而拒绝非法拷贝音频作
第4期
王向阳, 等: 数字音频水印技术研究综述
1 21
品的流行和使用. ¨ 隐蔽标识 即将数字音频作品的标题、注释
第 31 卷 第 4 期 2005 年 10 月
曲 阜师 范大学 学报 Journal of Qufu Normal University
Vol. 31 No. 4 Oct. 2005
数字音频水印技术研究综述X
王向阳¹ º , 杨红颖¹
( ¹ 辽宁师范大学计算机与信息技术学院, 116029, 辽宁省大连市; º 中国科学院软件研究所信息安全国家重点实验室, 100039, 北京市)
由图 2 可以定义水印检测过程的通用公式为
( Ñ) 有原始数字音频 I 时:
O
O
W = D( IW , I, K) ,
( Ò) 有原始数字水印 W 时:
O
O
W = D ( I W, W, K ) ,
( Ó) 没有原始信息时:
O
O
W = D( I W, K) ,
O
O
其中, W表示估计水印, D 为数字水印检测算法, I W
基于扩频技术的数字音频水印方法是一种相关 性处理方法, 该方法是通过预测伪随机噪声序列与 含水印音频信号的相关性嵌入伪随机序列和检测水 印信息的. 扩频方法是最为流行的数字音频水印嵌 入方法之一, 其具有容易实现之优点, 但也存在一些
较为严重的缺陷和不足, 如为了减少听觉噪声需进
行有关心理听觉模型的大量计算、很难加入同步信
r( n) 是已知的, 而且能凭借密钥重新产生. 水印可
以通过 x ( n) 与 r( n) 的相关性检测到, 如
N
E c =
1 N
i= 1
x(
i)
r(
i),
其中 N 表示信号长度.
3. 2 基于回声隐藏的数字音频水印方法[12~ 14]
回声隐藏( Echo Hiding) 是通过引入回声将水印
信息嵌入到原始数字音频信号内. 它利用了人类听
摘要: 对数字音频水印技术的相关概念和现有 各类算 法进行 了较为 系统地 描述与 分析, 并对数 字音频
水印技术的未来发展方向和前景进行了预测, 以期进一步推动我国在此前沿领域的研究工作.
关键词: 知识产权保护; 数字音频水印; 透明性; 鲁棒性
中图分类号: TP391
文献标识码: A
文章编号: 1001_5337( 2005) 04_0119_06
整个数字音频水印系统[4] 的基本框架如图 1 和 图 2 所示.
图 1 展示了数字音频水印的嵌入过程. 该系统 的输入是水印信息 W、原始数字音频 I 和一个可选 的私有公有密钥 K . 其中水印信息可以是任何形式
X 收稿日期: 2005- 10- 04 基金项目: 辽宁省自然科学基金( 20032100) 和信息安全国家重点实验室开放基金( 03- 02) 资助. 作者简介: 王向阳, 男, 1965- , 硕士, 教授; 主要研究方向: 网络信息安全技术、多媒体信息处理技术.
或含水印版数字音频中获取水印信号作为依据, 从
而保护所有者的权益. ¦ 数字指纹 为了避免未经授权的拷贝制作
和发行, 数字音频作品的出版人可以将不同用户的
ID 或序列号作为不同的水印( 数字指纹) 嵌入到音
频作品的合法拷贝中, 一旦发现未经授权的拷贝, 就
可以根据此拷贝所恢复出的指纹来确定它的来源.
图 1 水印嵌入的一般过程基本框架
图 2 水印检测的一般过程基本框架
由图 1 可以定义水印嵌入过程的通用公式:
IW = E ( I, W, K )
其中, IW 表示嵌入水印后的数字音频, I 表示原始数
字音频, W 表示水印集合, K 表示密钥集合. 这里密
钥 K 是可选项, 一般用于水印信号的再生.
AC- 3 等新一代压缩标准的广泛应用, 对数字音频 作品( 例如音乐作品等) 的知识产权保护显得越来越 重要.
为了推动数字音频水印技术研究领域的发展, 本文通过系统整理分析相关研究文献, 对数字音频 水印技术的相关概念、研究现状、未来研究方向进行 了综述.
2 数字音频水印技术简介
2. 1 典型数字音频水印系统模型 一般说来, 完整的数字音频水印系统包括三个
觉系统的时域掩蔽特性, 即高能量信号前后短时间 发生的少量畸变难以被察觉, 且超前掩蔽区( Pre-
masking) 持续时间较短( 大约 5~ 20 ms) , 而滞后掩蔽
区( Post- masking) 持续时间较长( 大约 50~ 200 ms) ,
参见图 3.
图 3 时域掩蔽区示意图 原始数字音频和经过回声隐藏的含水印数字音频对 于人耳来说, 前者就像是从耳机里听到的声音, 没有 回声. 而后者就像是从扬声器里听到的声音, 包含有 所处空间诸如墙壁、家具等物体产生的回声. 因此, 回声隐藏与其他数字音频水印方法不同, 它不是将 水印信息当作随机噪声嵌入到原始数字音频, 而是 作为原始数字音频的环境条件.
扩频( Spread Spectrum) 技术是一种信息 处理技 术, 它是利用与待传输数据( 信息) 无关的扩频码对 被传输信号进行频谱扩展, 使之远远超过被传输信 息所必需的带宽, 在接收端采用相同的解扩和恢复 数据. 通常, 扩频系统具有以下特点: ¥ 扩频信号是 不可预测的伪随机宽带信号, 扩频系统具有很高的 抗干扰能力; ¦ 扩频信号的功率相当均匀地被分 布在很宽的频率范围, 以至被传输信号功率密度很 低; § 扩频系统具有良好的码分多址通信能力, 对 不同的用户使用不同的码, 别人无法窃听. 这些特点 对于数字水印技术特别有用.
1前言
伴随着网络技术( 特别是 Internet 技术) 与多媒 体技术的飞速发展, 数字信息的传输与利用日益变 得频繁与广泛. 鉴于数字信息极易被无限制任意编 辑、复制与散布, 从而导致数字媒体作品的原创者蒙 受巨大经济损失, 数字作品的知识产权保护已经成 为一个迫切需要解决的关键问题. 而传统加密技术 只能提供小范围保护, 且具有安全性不足和流通性 较差等弱点. 数字水印( Digital Watermarking) 作为一 种潜在的解决方案受到了广泛关注, 并成为国际学 术界研究的一个热点[ 1] . 所谓数字水印技术, 就是将 一种特殊标志信息( 伪随机序列或可识别图案文字) 嵌入到数字媒体中, 用以辨识数据的版权、合法使用 者, 从而认证或控制数据的使用. 数字水印的分类方 法多种多样. 依据应用范围, 通常可以把数字水印技 术划分为图像水印技术、视频水印技术和音频水印 技术.
检验的通用公式为:
O
Sim = W* W 或Sim = W* W
O
W* W
O
O
W* W W* W
O
其中, W表示估计水印, W 表示原始水印, Sim 表示
不同信号的相似度.
2. 2 数字音频水印系统的设计要求
通常, 设计数字音频水印系统需要满足以下几
个方面要求:
¥ 可证明性 水印应该能为受到版权保护的