数字水印论文数字水印技术论文

数字水印论文数字水印技术论文

浅论数字水印技术在电子阅读业务的应用

摘要：全业务时代到来，市场竞争日趋激烈。具有广阔前景的电子阅读业务可能成为运营商新的利润增长点。就数字水印技术在电子阅读内容版权保护方面的一些应用，做初步的研究和探讨，并提出一些建议。

关键词：数字水印；电子阅读；版权保护

0 前言

自中国电信运营商重组以及3G牌照发放以来，国内的电信市场竞争日趋激烈。面对着市场竞争的压力，如何发挥自身优势取得竞争优势，成为各大运营商必须解决问题。

在固话业务逐渐被移动通信取代，宽带市场已接近饱和，传统移动语音收入ARPU值在极大的竞争压力下也很难有很大的突破的严峻形式下，作为新兴业务电子阅读成为运营商潜在的收入增长点。

电子阅读，是指在PC、笔记本、手机以及其他便携式电子终端上阅读小说、报刊、杂志以及图片等传统上印刷在纸质载体上的内容的阅读方式。与传统的阅读方式相比，电子阅读在获取方式、分销渠道、销售管理、支付手段以及环境保护等方面具备先天的优势。随着

3G网络日趋完善以及手机终端大屏幕、智能化发展趋势，依托超过7亿的手机用户群，电子阅读具备了广阔的市场前景。

电子阅读业务的核心内容都在于利用传统的通信方式提供内容丰富的多媒体资源。当前，我国的版权保护情况并不乐观，对文学等作品的侵权行为时有发生。电子阅读能否成功，很大程度上依赖于版权的管理。因此，为版权保护而生的数字水印技术在电子阅读业务中会起到相当积极的作用。

1 数字水印

1.1 什么是数字水印技术

数字水印（Digital Watermark）技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的知觉系统觉察或注意到，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印技术可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播、真伪鉴别和非法拷贝、解决版权纠纷，并为法庭提供证据。

1.2 版权保护对数字水印的要求

1）可证明性：在版权保护中嵌入载体的数字水印的内容应该具有权威性，也就是说应该是能证明该载体文件的所有权是得到认可

的；2）鲁棒性：指水印的抗攻击能力；3）容量：指能嵌入载体文件中的信息的数量；4）不可感知性：指嵌入水印信息的文件应该与原文件几乎相同或者不影响文件的正常使用，同时还要使用者不能感到水印的存在。

2 数字水印技术在电子阅读中的应用

数字水印的一系列技术特性表明，在发展迅速的电子阅读业务中，数字水印将得到广泛的应用。

2.1 用于图像、视频的水印算法

离散余弦变换是数字水印技术中经常采用的一种基本变换。首先介绍离散余弦变换的定义：

对数字图像，

其二维DCT变换定义为：

二维DCT反变换（IDCT）定义为：

由式3.2可知，原始图像可表示为以为权值的一系列

当一副图像的象素矩阵经过离散余弦变换之后，所得到的频域矩阵中左上角的元素值最大，为直流分量，代表整幅图像的平均亮度；

而剩余各个元素的值则按照以左上角元素为定点的三角形横向蛇行

排列依次递减，分别代表图像的低频分量、中频分量和高频分量。

Cox提出了一种全局DCT域的水印算法：

选用序列X＝x1，x2，…，xn作为水印，其中xi是满足高斯分布N（0，1）的随机数。算法首先使用离散余弦变换将原始图像I转化为频域，用D表示变换后得到的数据。从D的系数中选取n个最重要的频率分量，组成序列V＝v1，v2，…，vn，以提高图像压缩的鲁棒性。

得到了水印数组和频域数组之后，就利用公式：Vi=vi（1+αxi）将数字水印嵌入到频域数组中，得到携带水印信息的新的频域数组序列V＝v1，v2，…，vn，然后把V'中各个元素将频域矩阵D中对应位置处的V的元素置换出来，得到新的频域矩阵D，最后对D进行离散余弦反变换得到含有水印信息的水印化图像I。在对水印化图像I*

进行水印检测时，整个过程几乎时嵌入过程的逆过程。首先仍然需要把I*经过DCT得到频域数组序列V*＝v1*，v2*，…，vn*，然后根据公式Vi=vi（1+αxi）的逆公式得到一个水印序列X*＝x1*，x2*，…，xn*，再计算出得到的水印X*与原始水印X的相关性。

该算法的鲁棒性较好，可以抵抗包括比例缩放、JPEG压缩、抖动、剪切以及打印－复印－扫描在内的图像处理，并且再嵌入多水印后，还能够抵抗多用户攻击，是一种非常有效的水印算法。

2.2 文本数字水印

与图片或视频文件不同，文本文件没有太多的冗余信息空间，因此基于文本的水印技术也远远少于图像或视频。常用的文本水印主要是基于固定格式的文本水印。常用的方法有：基于行间距的信息表示法、基于字间距的信息表示法和基于字符属性的信息表示法。在实际使用中，可以上述三种信息隐藏方式综合起来使用。

基于固定格式的文本水印，其最大弱点就是对保留文本内容但改变文本格式的软拷贝比较敏感。为了解决这个问题，有人提出了基于文本语法语义的水印技术，但这种技术实现难度大且提取水印时需要提供源文件对照，可操作性并不强。

在实际的电子阅读中，我们可以将分发的内容利用文档格式开发商提供的工具将内容设定为不可复制（word、pdf均有此功能），以避免非法使用者破坏水印信息。另外，也可以将文本扫描为图片格式，利用离散余弦变换技术嵌入水印，然后提供给用户。

3 总结

在电子阅读业务的应用中，数字水印技术主要着重于发生侵权后的鉴定，还不能预防和杜绝侵权的发生。而且数字水印算法的鲁棒性还不能完全满足需求。但随着水印算法的不断进步，再与CA技术以及加密技术配合使用，数字水印技术在电子阅读领域必将有更加广泛的应用。