基于傅立叶变换的数字水印嵌入技术.doc

第一章绪论
论文的背景、目的和意义
随着社会信息化的发展,信息在社会中的地位和作用越来越重要。信息媒体的数字化为信息的存取提供了极大的便利性,同时也显著提高了信息表达的效率和准确性。特别是随着计算机网络通讯技术的发展,数据的交换和传输变成了一个相对简单的过程,人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备可以方便、迅速地将数字信息传输到所期望的地方。随之而来的副作用是这些数字形式的数据文件或作品使有恶意的个人和团体有可能在没有得到作品所有者的许可下拷贝和传播有版权的内容,例如,现代盗版者仅需轻点几下鼠标就可以获得与原版一样的复制品,并以此获取暴利;而一些具有特殊意义的信息,如涉及司法诉讼、政府机要等信息,则会遭到恶意攻击和篡改伪造等等。
这一系列数字化技术本身的可复制和广泛传播的特性所带来的负面效应,已成为信息产业健康持续发展的一大障碍,目前,数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证问题变得日益突出,且已成为数字世界中一个非常重要和紧迫的议题。尤其是数字产品在网络中发布、传输存在的安全性问题。
“信息提供者”是数字产品的版权所有者,他们通过网络发布数字产品。“信息消费者”是数字产品的消费者,他们希望通过网络接受到数字产品(因为网络可以减少不必要的成本,如邮费等)。“攻击者”是非法用户、未经授权的供应者和蓄意破坏者的总称,他们未经合法版权所有者的许可,重新发布产品或有意破坏原始作品并重新发布其不可信版本。从而信息消费者难免间接收到盗版的副本。数字产品受到的间接攻击主要来自两个方面:
一、恶意篡改
修改数字产品的内容,使得合法用户接收到的数字产品不真实、不可靠、甚至失去原有的使用价值。
二、侵犯版权
:未经版权所有者的容许非法复制或翻印数字产品。
:未经版权所有者的容许将数字产品转卖。
:将数字产品所携带的版权信息消除,使得该产品得不到正当的保护。
以前解决数字产品安全的问题是通过密码学方法完成的,即首先将数字产品加密成密文然后发布,使得网络传输过程中的非法攻击者无法从密文中获得机密信息,从而达到信息安全的目的,但这并不能完全解决问题,一方面加密后的文件因其不可理解性而大大妨碍了信息的传播,另一方面文件解密后内容完全透明,将不再受到保护,无法幸免于盗版和侵权。因而传统的密码学方法已经受到了十分严峻的挑战。
在这种情况下,信息隐藏技术引起了人们的高度重视。信息隐藏是将有用的或重要的信息隐藏于其他信息里面以掩饰其存在。由其发展和演变而来的数字水印技术成为了当前国际学术界研究的一个前沿方向和热点。
在数字产品的网上交易和传输中,有两个关键的技术问题需要解决:一是数字产品的访问控制和安全传输;二是数字产品内容的保护。
访问控制需要解决用户的认证及管理、对多媒体产品数据库的访问控制以及数据的安全传输等问题,该问题可由传统的密码学方法解决。
第二个问题主要分两个部分:一是版权保护,二是内容完整性(真实性)的保护。第二个问题就要用到数字水印技术了,而传统的密码学方法无能为力。
数字水印属于信息隐藏的一种,它是将具有确定性和保密性的信息(水印)嵌入到数字产品(静止图像、语音、文档、视频等)中,使之作为原始数据的一部分而保留在其中,从而实现隐藏传输、存储、标注、身份识别、版权保护等功能。可见,一方面,它可以被用来证明原创作者对其作品的所用权,作为鉴定、起诉非法侵权的证据;另一方面,作者还可以通过对其数字产品中的水印进行探测和分析来实现对作品的动态跟踪,从而保证其作品的完整性,因而数字水印已经成为了知识产权保护和数字产品防伪的有效手段。
数字水印版权保护的基本手段是将版权、产品的标识码以及购买者的信息等(称为水印信号)嵌入到数字产品中。嵌入的水印信号应当不降低原数据的质量、且在感觉上不易察觉(即不可见水印,可见水印由于容易受到攻击,目前已不是研究的主流方向),能够经受一定的攻击而不被清除,需要时可以通过检测(提取)嵌入的水印信息来鉴别数字产品的版权、认证该数据的真伪或辨识该产品的原购买者、进行完整性鉴定等等[1]。
国内外数字水印研究现状
数字水印技术是近年来发展起来的一项重要应用研究,其学术特点在于它横跨计算机科学、图像信息处理、多媒体技术、模式识别、密码学、数字通讯等众多学科和领域。作为数字化时代的一门新兴技术,它尚未形成一套独立完整的学科理论体系,但其重要的现实作用已经引起国内外众多学者、研究机构和公司的极大兴趣,成为当前信息科学中的一个新颖且具有广阔应用前景的研究热点。
根据数字水印技术作用域的不同,数字水印技术可以分为空间域水印技术和变换域水印技术,我们从两种域空间来说明数字水印技术的国内外研究现状。
对空间域水印技术的研究
空域技术直