数字水印数字产品版权保护* 国家然科学基金重点项目(70031020)
孔祥维
(连理工学信息学院 116023)
杨德礼 胡祥培
(连理工学理学院 116023)
摘 全球迅猛发展Internet网络世界济带新商机数字技术提供原作品样精美复制品时数字媒体版权保护问题日益突出 文介绍新媒体版权保护技术－数字水印概念阐述数字水印分类特性基础提出数字水印基础数字作品版权保护系统研究数字水印系统处理框架数字水印算法数字水印技术进行展
关键词 数字水印 数字产品保护 版权保护系统
1 引言
着媒体技术数字传输迅猛发展特网CDROM数字媒体应正呈爆炸式增长数字信号处理网络传输技术数字媒体（数字声音文图视频）原版进行限制意编辑修改拷贝散布造成数字媒体作品原创者巨济损失数字媒体安全权限提出挑战促数字媒体知识产权保护信息安全问题日益突出已成数字世界非常重紧迫议题
目前信息安全技术基密码学理基础采传统方法文件加密成密文密钥系统公钥系统提高加密解密系统密级方法断增加密钥长度报道：56 bit长密钥DES20时攻破种方法实际中变越越安全[1]外种文件加密成密文方法密文解开失保密意义加密密文容易引起许事者兴趣触发积极破译激情数字签名技术种较新技术已检验短信息正式性然数字签名标准已许国家采纳通私密钥数字产品进行签名检测算法检测产品容否符合相应签名媒体中需量签名媒体保护适方便见目前
保密方法广泛应Internet媒体信息安全中难起全面保障作
数字水印技术九十年代中期信息安全领域新方指信号处理方法
数字化媒体数中嵌入隐蔽水印标记感知系统察觉出隐藏水印标记通专检测器提取出种新媒体保密技术
数字水印技术源开放网络环境保护媒体版权新型技术验证数字产品版权拥者识销售商购买者提供关数字产品容附加信息
信息眼见形式嵌入数字图视频序列中确认数字产品权踪侵权行外证篡改鉴定数分级访问数产品踪检测商业视频广播特网数字媒体服务付费电子商务认证鉴定商务活动中票防伪等方面具十分广阔应前景93年尤9596年引起工业界浓厚兴趣已成国际非常活跃研究领域[2][3][4]
2 数字水印分类基特性
21 数字水印技术角度分类
(1) 作划分：作划分鲁棒性水印脆弱性水印前者应数字作品中标志著作版权信息需嵌入水印够抵抗常见编辑处理图象处理损压缩历意意攻击水印破坏检测出提供认证者完整性保护判断媒体信号否篡改篡改处动标记出需抵抗常见损压缩JPEGJPEG2000噪声等
(2)载体分： 水印载体水印分图水印视频水印音频水印文水印图形水印等图水印指静止图中加入水印图数库网图片发布等视频水印视频流中加入数字水印控制视频应DVD控制存取数字广播控制等文水印指PDFDOC等文文件中加入水印防止文文件修改图形水印指计算机生成二维三维图形中嵌入水印表明版权
(3)检测分：检测程中需原数技术称明水印鲁棒性较强实中受定限制须原数检测技术称盲水印种水印技术应较广尤针法获原图象网络应水印技术技术求较高
(4)容分：意义水印指水印视图象二值图灰度图特点水印攻击受损视觉观察判断意义水印机码通统计决策确定信号中否水印
(5)途分：分版权保护水印篡改提示水印票防伪水印隐蔽标识水印
版权保护水印图加入水印图拥者希图水印标记进行商业性种意攻击意编辑处理水印然存果水印遭破坏难检测版权保护失败
篡改提示水印利加图中水印保护图容完整性篡改容进行标注提示需抵抗损压缩等网常见传输格式
票防伪水印加纸质票数字生成程中历印刷印扫描程水印检测出需防止复制水印存
隐蔽标识水印图中加入注释信息图进行说明作者简介等占带宽求隐藏数量较
22 数字水印基特性
数字水印应数字作品版权保护中必须满足基条件：
(1) 图加入水印改变图视觉效果水印通常视觉条件见
1． (2) 加水印图通普通图处理技术标准压缩水印保持图中检测出
(3) 未授权者伪造水印检测出水印
(4) 水印图受印刷印扫描等模数数模转换检测出水印
3 基数字水印数字作品保护系统
31 数字产品销售模型
网络时代数字作品销售程相复杂仅相关程简化模型见图1作品原创作者通销售商网络系统（Internet网）户进行销售网络传送程中盗版者通现代网络技术图处理技术复制原作品样拷贝者进行篡改发送顾客作购买者保障真实原创作品作创作者销售商蒙受巨济损失
购买者
原创者作品作品
销售商
INTERNET 网络
盗版篡改
图1 数字产品销售模型
32 基数字水印数字作品版权保护模型
针数字作品创作销售模型考虑原创者销售商购买者间权益关系防止盗版种途径提出基数字水印数字作品保护模型见图2
Key2
Key1 Key1 +PIN1 Key1+PIN2 Key(WR)+PIN3
A
WR
MD
AC
AW
AW1
Watermarking1
AW2
Watermarking2
AW3
Watermarking3
图2 基数字水印数字作品版权保护系统
设 A数字作品创作者WR 版权登记认证中心A创作出数字作品WR进行作品登记然选择A私钥K1期保护数字作品AW嵌入含A标志(PIN1)第数字水印watermarking1加水印数字作品AW1传份备份WR数库中K1A口令产生具唯性
A决定数字作品授权数字媒体销售商MDMD销售作品复制品拷贝时A需MD标志（PIN2）结合 私钥key1数字作品嵌入第二数字水印Watermarking2表示MD授权认MD加两数字水印标志数字作品A公钥key2验证A确实作品拷贝中加入MD标志 Watermarking 2MD作A作品销售商应检测水印软件验证第二水印容第水印容MD感兴趣破坏水印容破坏利益
授权MD作品售授权户AC证明AC授权正版户MDWR私钥KEY(WR)AC标志（PIN3）作品嵌入第三水印Watermarking3信息通知WRWR发MD证书A增加份收益程中WR充认证中心作
模型出中涉水印处理系统三前两系统私钥加密公钥解密非称水印处理系统作系统称水印处理系统WR验证容
4 数字水印系统处理框架
数字水印处理系统函数表示WS(AWKED)
中A表示保护媒体作品K表示水印密钥W表示水印数字水印产生般伪机数等WW(KA)E表示水印嵌入算法水印嵌入水印嵌入原始数字作品中通式表示：
E：W＇E(AW)
通常算法：
I(i)表示数字媒体幅值变换系数W(i)水印α(i)强度系数D表示数字水印检测算法D：H(D(KW＇))W＇嵌入水印图检测算法通常相关检测H表示检测算法决策结果H 1表示水印H 0表示水印
结合实际应水印攻击模型已提出种数字水印算法针静止图水印方法针灰度图彩色图嵌入视图水印抵抗普通图象处理操作视频水印方面研究针基帧MPEG2解码码流进行水印加入检测研究基象MPEG4视频流水印算法音频方面研究MP3水印算法
5 结
数字水印相新技术着电子商务加速发展网络户直线增长媒体保护求更加迫切年国际已数字水印算法提出文章中结合数字作品销售模型提出基数字水印数字产品版权保护系统该系统综合考虑数字水印技术特点加密称称原充分保护原创者授权销售商正权益购买者进行版权追踪监督系统实现取决数字水印技术值信版权登记认证中心水印技术抗联合攻击鲁棒性进步提高
参考文献
1 Macq B Quisqauter J J Cryptology for digital TV broadcast Proceeding of the IEEE 1995 83(6) 944~957
2 FHartungMKutter Multimedia watermarking techniques Proc of IEEE199987(7) 10791107
3 MKutter SKBhattacharjee TEbrahimi Towards second generation watermarking schemes In Proceedings of the International Conference on Image Processing (ICIP’99) 1999
4 GVoyatzis IPita The use of watermarks in the protection of digital multimedia products In Proceedings of the IEEE 1999 87(7)11971207
Digital watermarking and Copyright of Digital Products
Kong Xiangwei
(Information School Dalian University of Technology 116023)
Yang Deli Hu Xiangpei
(Management school Dalian University of Technology 116023)
Abstract New commercial opportunity is emerged with Internet expanding all over the world With the development of the digital technology copyright protection of the digital multimedia has to be solved First the watermarking technology which is a new copyright protect technology for digital multimedia is briefly introduced And based on the classification and features of watermarking a general copyright protection system using watermarking techniques is presented Finally the framework of watermarking system is discussed
key words watermarking digital products protection copyright protection system
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孔祥维
(连理工学信息学院 116023)
杨德礼 胡祥培
(连理工学理学院 116023)
摘 全球迅猛发展Internet网络世界济带新商机数字技术提供原作品样精美复制品时数字媒体版权保护问题日益突出 文介绍新媒体版权保护技术－数字水印概念阐述数字水印分类特性基础提出数字水印基础数字作品版权保护系统研究数字水印系统处理框架数字水印算法数字水印技术进行展
关键词 数字水印 数字产品保护 版权保护系统
1 引言
着媒体技术数字传输迅猛发展特网CDROM数字媒体应正呈爆炸式增长数字信号处理网络传输技术数字媒体（数字声音文图视频）原版进行限制意编辑修改拷贝散布造成数字媒体作品原创者巨济损失数字媒体安全权限提出挑战促数字媒体知识产权保护信息安全问题日益突出已成数字世界非常重紧迫议题
目前信息安全技术基密码学理基础采传统方法文件加密成密文密钥系统公钥系统提高加密解密系统密级方法断增加密钥长度报道：56 bit长密钥DES20时攻破种方法实际中变越越安全[1]外种文件加密成密文方法密文解开失保密意义加密密文容易引起许事者兴趣触发积极破译激情数字签名技术种较新技术已检验短信息正式性然数字签名标准已许国家采纳通私密钥数字产品进行签名检测算法检测产品容否符合相应签名媒体中需量签名媒体保护适方便见目前
保密方法广泛应Internet媒体信息安全中难起全面保障作
数字水印技术九十年代中期信息安全领域新方指信号处理方法
数字化媒体数中嵌入隐蔽水印标记感知系统察觉出隐藏水印标记通专检测器提取出种新媒体保密技术
数字水印技术源开放网络环境保护媒体版权新型技术验证数字产品版权拥者识销售商购买者提供关数字产品容附加信息
信息眼见形式嵌入数字图视频序列中确认数字产品权踪侵权行外证篡改鉴定数分级访问数产品踪检测商业视频广播特网数字媒体服务付费电子商务认证鉴定商务活动中票防伪等方面具十分广阔应前景93年尤9596年引起工业界浓厚兴趣已成国际非常活跃研究领域[2][3][4]
2 数字水印分类基特性
21 数字水印技术角度分类
(1) 作划分：作划分鲁棒性水印脆弱性水印前者应数字作品中标志著作版权信息需嵌入水印够抵抗常见编辑处理图象处理损压缩历意意攻击水印破坏检测出提供认证者完整性保护判断媒体信号否篡改篡改处动标记出需抵抗常见损压缩JPEGJPEG2000噪声等
(2)载体分： 水印载体水印分图水印视频水印音频水印文水印图形水印等图水印指静止图中加入水印图数库网图片发布等视频水印视频流中加入数字水印控制视频应DVD控制存取数字广播控制等文水印指PDFDOC等文文件中加入水印防止文文件修改图形水印指计算机生成二维三维图形中嵌入水印表明版权
(3)检测分：检测程中需原数技术称明水印鲁棒性较强实中受定限制须原数检测技术称盲水印种水印技术应较广尤针法获原图象网络应水印技术技术求较高
(4)容分：意义水印指水印视图象二值图灰度图特点水印攻击受损视觉观察判断意义水印机码通统计决策确定信号中否水印
(5)途分：分版权保护水印篡改提示水印票防伪水印隐蔽标识水印
版权保护水印图加入水印图拥者希图水印标记进行商业性种意攻击意编辑处理水印然存果水印遭破坏难检测版权保护失败
篡改提示水印利加图中水印保护图容完整性篡改容进行标注提示需抵抗损压缩等网常见传输格式
票防伪水印加纸质票数字生成程中历印刷印扫描程水印检测出需防止复制水印存
隐蔽标识水印图中加入注释信息图进行说明作者简介等占带宽求隐藏数量较
22 数字水印基特性
数字水印应数字作品版权保护中必须满足基条件：
(1) 图加入水印改变图视觉效果水印通常视觉条件见
1． (2) 加水印图通普通图处理技术标准压缩水印保持图中检测出
(3) 未授权者伪造水印检测出水印
(4) 水印图受印刷印扫描等模数数模转换检测出水印
3 基数字水印数字作品保护系统
31 数字产品销售模型
网络时代数字作品销售程相复杂仅相关程简化模型见图1作品原创作者通销售商网络系统（Internet网）户进行销售网络传送程中盗版者通现代网络技术图处理技术复制原作品样拷贝者进行篡改发送顾客作购买者保障真实原创作品作创作者销售商蒙受巨济损失
购买者
原创者作品作品
销售商
INTERNET 网络
盗版篡改
图1 数字产品销售模型
32 基数字水印数字作品版权保护模型
针数字作品创作销售模型考虑原创者销售商购买者间权益关系防止盗版种途径提出基数字水印数字作品保护模型见图2
Key2
Key1 Key1 +PIN1 Key1+PIN2 Key(WR)+PIN3
A
WR
MD
AC
AW
AW1
Watermarking1
AW2
Watermarking2
AW3
Watermarking3
图2 基数字水印数字作品版权保护系统
设 A数字作品创作者WR 版权登记认证中心A创作出数字作品WR进行作品登记然选择A私钥K1期保护数字作品AW嵌入含A标志(PIN1)第数字水印watermarking1加水印数字作品AW1传份备份WR数库中K1A口令产生具唯性
A决定数字作品授权数字媒体销售商MDMD销售作品复制品拷贝时A需MD标志（PIN2）结合 私钥key1数字作品嵌入第二数字水印Watermarking2表示MD授权认MD加两数字水印标志数字作品A公钥key2验证A确实作品拷贝中加入MD标志 Watermarking 2MD作A作品销售商应检测水印软件验证第二水印容第水印容MD感兴趣破坏水印容破坏利益
授权MD作品售授权户AC证明AC授权正版户MDWR私钥KEY(WR)AC标志（PIN3）作品嵌入第三水印Watermarking3信息通知WRWR发MD证书A增加份收益程中WR充认证中心作
模型出中涉水印处理系统三前两系统私钥加密公钥解密非称水印处理系统作系统称水印处理系统WR验证容
4 数字水印系统处理框架
数字水印处理系统函数表示WS(AWKED)
中A表示保护媒体作品K表示水印密钥W表示水印数字水印产生般伪机数等WW(KA)E表示水印嵌入算法水印嵌入水印嵌入原始数字作品中通式表示：
E：W＇E(AW)
通常算法：
I(i)表示数字媒体幅值变换系数W(i)水印α(i)强度系数D表示数字水印检测算法D：H(D(KW＇))W＇嵌入水印图检测算法通常相关检测H表示检测算法决策结果H 1表示水印H 0表示水印
结合实际应水印攻击模型已提出种数字水印算法针静止图水印方法针灰度图彩色图嵌入视图水印抵抗普通图象处理操作视频水印方面研究针基帧MPEG2解码码流进行水印加入检测研究基象MPEG4视频流水印算法音频方面研究MP3水印算法
5 结
数字水印相新技术着电子商务加速发展网络户直线增长媒体保护求更加迫切年国际已数字水印算法提出文章中结合数字作品销售模型提出基数字水印数字产品版权保护系统该系统综合考虑数字水印技术特点加密称称原充分保护原创者授权销售商正权益购买者进行版权追踪监督系统实现取决数字水印技术值信版权登记认证中心水印技术抗联合攻击鲁棒性进步提高
参考文献
1 Macq B Quisqauter J J Cryptology for digital TV broadcast Proceeding of the IEEE 1995 83(6) 944~957
2 FHartungMKutter Multimedia watermarking techniques Proc of IEEE199987(7) 10791107
3 MKutter SKBhattacharjee TEbrahimi Towards second generation watermarking schemes In Proceedings of the International Conference on Image Processing (ICIP’99) 1999
4 GVoyatzis IPita The use of watermarks in the protection of digital multimedia products In Proceedings of the IEEE 1999 87(7)11971207
Digital watermarking and Copyright of Digital Products
Kong Xiangwei
(Information School Dalian University of Technology 116023)
Yang Deli Hu Xiangpei
(Management school Dalian University of Technology 116023)
Abstract New commercial opportunity is emerged with Internet expanding all over the world With the development of the digital technology copyright protection of the digital multimedia has to be solved First the watermarking technology which is a new copyright protect technology for digital multimedia is briefly introduced And based on the classification and features of watermarking a general copyright protection system using watermarking techniques is presented Finally the framework of watermarking system is discussed
key words watermarking digital products protection copyright protection system
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