数字水印发展的历史与发展前景复合肥振动筛
作者：刘小勇来源：《计算机光盘软件与应用》2010年第07期 摘要:随着计算机和网络技术的飞速发展,特别是因特网的普及,信息的安全保护问题日益突出,数字水印技术是当前解决信息安全的主要方式之一。本文从数字水印发展的历史出发,对数字水印发展的现状与趋势做了全面介绍。无尘清洗
关键词:数字水印;历史;前景
History and Prospects of Digital Watermarking Development
Liu Xiaoyong
(College of Mathematics&Information Science,Lanzhou730070,China;Pingliang Industry Vocational School,Pingliang744000,China)
Abstract:Along with the computer and networking's swift development, Internet's popul
arization,the information safekeeping of security question day by day is specially prominent,the digital watermark technology is one of current solution information security fundamental modes.This article embarks from the digital watermark development's history,has made the comprehensive introduction to the digital watermark development's present situation and tendency.
Keywords:Digital watermarking;History;Prospect
随着计算机和网络技术的飞速发展,特别是因特网的普及,信息的安全保护问题日益突出。此外,多媒体技术已被广泛应用,数字图像、音频和视频等多媒体数字产品愈来愈需要一种有效的版权保护方法。数字水印技术是当前多媒体信息安全研究领域发展最快的热点技术之一,已经受到国际学术界和企业界的高度关注。数字水印技术是一门新兴的多学科交叉的应用技术,它涉及不同学科领域的理论和技术,如信号处理、图像处理、信息论、编码理论、密码学、检测理论、数字通信和网络技术等。水印技术的发展在一定程度上也带动了这些相关领域的进一步发展。因此,无论从理论角度还是应用角度来看,开展对数字水印技术的研究,不但具有重要的学术意义,还具有极为重要的实用价值。
一、数字水印技术的发展历史
大约在700年前,在手工造纸技术中出现了纸张上的水印。尽管中国在一千多年前就发明了造纸术,但是纸水印直到1282年才在意大利出现。这种带水印的纸起源于意大利Fabriano的一个城镇,该城镇在造纸工业发展中扮演了重要的角。
将近18世纪末期,“水印”这个属于似乎已经形成,它可能起源于德国词汇wassermarke。这个术语其实是一个误称,因为在水印造纸中水并不是特别重要。可能是因为水印有类似于水在纸上的效果,就形成了这个词。
1954年,出现了第一个与“数字水印”方法类似的技术实例。当时,美国Muzac公司的Emil Hembrooke申请了一项名为“Identification of Sond and Lide Singals”的专利。改专利描述了一种将标识码不可感知的嵌入到音乐中而证明所有权的方法。这是迄今为止所知道的最早的电子水印技术。此后,一些水印技术被提出并根据不同的应用而得以发展。但是,直到20世纪90年代初期术语“数字水印”才真正流行起来。
随后,数字水印进入了其飞速发展时期,其进展体现在基础研究领域和应用研究领域。
(一)数字水印算法的发展
早期的数字水印算法主要在空域实现,而且大都针对图像进行研究。1993年,Tirkel等发表了一篇文章,他们首先提出了电子水印的说法,而随后发表的另一篇文章则提出了“数字水印”这一概念。但是,他们已经意识到了数字水印的重要性,提相互了一些可能的应用,并针对灰度图像提出了两种在图像的最低有效位中添加水印的方案。
为了提高水印的鲁棒性,1993年Cox等提出了一种其余扩频通信思想的水印方案。该方案相对于空域算法具有较好的鲁棒性,已经成为数字水印技术中一个比较经典的方案。但它也存在一些缺陷,其中最重要的一点就是提取水印信息时必须有原始图像的参与。
随后,Chen等于1998年提出了一类盲水印方案。该方案采用量化器来实现水印信息的嵌入,在容量和鲁棒性等方面都具有较好的性能,并已成为数字水印技术中一个比较典型的方案。
在图像水印的发展过程中,音频、文本和视频水印也逐渐得到发展。关于音频水印技术的研究最早见于1996年,Bender提出了LSB编码、回声编码、扩频编码和相位编码等四种
算法;Boney等将Cox等的扩频水印方案应用到音频信号中,取得了很好的实验结果。对文本水印的研究始于1994年,贝尔实验室的Maxemchuk首先提出在数字文档中嵌入标记的方法,用于保护电子出版物所有者的利益。而视频水印的研究也始于1994年,当时Matsui等提出了一种类似于图像水印的视频水印算法,它将视频信号的每一帧简单地视作图像进行处理。
(二)数字水印模型的发展
20世纪90年代初期的基本水印模型是把水印系统看成某种通信信道,载体作品和传输过程中经历的各种失真和变换都被当做噪声。其不可感知性约束是通过在嵌入端施加全局能量限制来得到满足的。在这类早期系统中,嵌入的水印信号与载体作品无关,我们称之为盲嵌入。
Costa在考察信道容量是,假设该信道中有两个高斯白噪声源,且第一个噪声源已知。他把第一个噪声源比作脏纸,水印嵌入功率受限相当于在纸上书写信息的墨水数量有限;第二个噪声源未知,它相当于脏纸在传送过程中沾上的更多脏点;检测器对这两个噪声都是未知的。Costa给出了令人吃惊的结果:信道容量与第一个噪声源无关。这个结论对水印研究有这更深远的意义:如果把载体看做第一个已知的噪声源,那么就意味着采用恰当的编码,水印系统
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的容量将可能不依赖于载体。
(三)数字水印技术应用的发展
伴随水印基础理论研究的不断进步,许多公司和大学也在为推进水印实现的工程技术做出努力,并使在很多实际场合得到了应用。这些应用设计主要关注如何满足保真度、鲁棒性和经济性约束条件。水印的早期应用主要是版权保护,包括所有者鉴别、所有权验证、操作跟踪和拷贝控制。
euht终端 所有者鉴别最早是由Muzak公司提出的。他们的系统使用莫尔斯电码认证信息进行编码,该系统使用持续时间可变的陷波滤波器滤除1KHz的音频信号。该系统一直沿用到20世纪80年代早期Muzak公司改变其他经营方向为止。
数着水印技术的不断发展,水印的应用范围逐渐扩展。到目前为止,水印技术已经应用于数字版权保护、广播监视、内容认证、使用控制,隐藏通信等诸多方面。
二、数字水印技术的发展现状与趋势
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尽管在水印发展过程中出现了很多研究成果,但数字水印技术仍然是一个不成熟的研究领域,还有许多有意义的工作要完成。一方面,我们相信即将出现令水印研究界为之振奋的重要研究成果会推进水印在更大范围内的应用,值得我们深入研究下去。数字水印技术的现状和未来的发展趋势如下:
首先,含辅助信息的水印技术的出现时数字水印领域的一大进步。然而,含辅助信息的嵌入所采用的编码虽能满足计算效率,但对大尺度变换不够鲁棒,还需要深入研究,以寻既有计算效率又有鲁棒性的编码。
其次,尽管很多论文都阐述了各种各样的算法,但还没有到既能满足保真度又能满足鲁棒性要求的最佳的水印嵌入方法。我们期待这一研究领域硕果累累。
再者,盲检测器的几何和时间失真问题依然是没有解决的难点。不过,研究者们已经提出了许多不同的处理方法,并已取得了一定的进展。虽仍有不足,但对这一领域的深入研究显然会提高系统的鲁棒性。
最后,虽然并非所有的水印系统都有安全性要求,尤其是对于那些没有敌手攻击的应用,而且大部分商业应用只有很低的安全性要求。但设计既能允许公开检测器检测水印又能防止敌手去除水印的系统依然是一个开放的研究课题。众多研究者都在努力,希望设计出一个安全、通用的水印系统,但现有的水印系统还很容易受到攻击。能否实现这样的系统值得期待。
三、数字水印产品
20世纪90年代末期国际上开始出现一些水印产品。美国的Digimarc公司率先推出了第一个用于静止图像版权保护的数字水印软件,而后又以插件形式将该软件集成到Adobe公司的Photoshop和Corel Draw图像处理软件中。AlpVision公司推出的LavelIt软件,能够在任何扫描的图片中隐藏若干字符,用于文档的保护与跟踪。MediaSec公司的SysCop用水印技术来保护多媒体内容,欲杜绝非法拷贝、传播和编辑。
美国版权保护技术组织成立了专门的数据隐藏小组来制定版权保护水印的技术标准。他们提出了一个5C系统,用于DVD的版权保护。IBM公司将数字水印用于数字图书馆的版权保护系统中。许多国际知名的商业集团,如韩国的三星、日本的NEC等,也都设立了DRM技
在线aoi术开发项目。另外,当前还有一些潜在的应用需求,例如软件的搜索和下载数量的统计、网页安全预警、数字电视节目的保护和机密文档的防遗失等。
一些国际标准中已结合了数字水印或者为其预留了空间。SDMI的目标是为音乐的播放、存储和发布提供一个开放的框架。SDMI规范中规定了多种音频文件格式,并联合加密和数字水印技术来实现版权保护。已经颁布的JPEG2000国际标准中,为数字水印预留了空间。即将颁布的数字视频压缩标准MPEG-4,提供了一个知识产权管理和保护的接口,允许结合包括水印在内的版权保护技术。
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