數(shù)字水印技術(shù)范文10篇

數(shù)字水印技術(shù)是在數(shù)字產(chǎn)品中加入不可見標(biāo)記，以達(dá)到版權(quán)保護(hù)目的的技術(shù)。獨(dú)特的水印信息與數(shù)字產(chǎn)品本身緊密結(jié)合在一起，一般是不可見的，但利用相關(guān)技術(shù)就可以對(duì)水印信息進(jìn)行提取與識(shí)別，從而確認(rèn)了數(shù)字產(chǎn)品的所有權(quán)和完整性。數(shù)字水印是把傳統(tǒng)習(xí)慣用的紙張文本水印用到數(shù)字世界，數(shù)字水印描述的方法和技巧允許隱藏信息，例如把文本數(shù)字隱藏到圖像、視頻、音頻等數(shù)字媒體中。這種嵌入需要巧妙地處理數(shù)字資料的內(nèi)容。這種隱藏方法要使媒體的修改不易察覺。對(duì)圖像而言對(duì)象素值的修改應(yīng)是不可見的，而且根據(jù)不同的應(yīng)用，水印既可以是魯棒的也可以是易碎的，這種被嵌入的水印可以是一段文字、標(biāo)識(shí)、序列號(hào)等，它與原始數(shù)據(jù)(如圖像、音頻、視頻數(shù)據(jù))緊密結(jié)合并隱藏其中，這種水印通常是不可見的，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。

秘密共享源于經(jīng)典密碼理論，是指將共享的秘密在一個(gè)用戶集團(tuán)里進(jìn)行合理分配，以達(dá)到由所有集團(tuán)成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團(tuán)里任何單個(gè)成員都能且僅能在集團(tuán)中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個(gè)秘密共享體制由秘密的分發(fā)者D、參與者集合P={P1，P2，…，PN}、接入結(jié)構(gòu)Γ、秘密空間S、分配算法、恢復(fù)算法等要素構(gòu)成，其中Γ是由P的某些子集作為元素組成的集合，即Γ2Γ，其元素稱為Γ的授權(quán)子集。一個(gè)P上的滿足一般接入結(jié)構(gòu)Γ的秘密共享方案是指：

(1)對(duì)于Γ的任何一個(gè)授權(quán)子集A∈Γ，A中的全體成員可以利用他們所擁有的秘密份額來(lái)恢復(fù)秘密S；

(2)對(duì)于Γ的任何一個(gè)非授權(quán)子集BP，BΓ，B中的成員無(wú)法利用他們的秘密份額來(lái)重新恢復(fù)秘密S。

秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并給出(r，n)秘密共享門限方案。所謂(r，n)(其中r、n為正整數(shù)，且r≤n)秘密共享門限方案是指在用戶數(shù)為n的用戶集團(tuán)內(nèi)共享某個(gè)秘密(如K)的方法。在這個(gè)方法中，任意r個(gè)屬于集團(tuán)的用戶都能合作計(jì)算出K的值，但當(dāng)用戶個(gè)數(shù)少于r時(shí)不能計(jì)算出K。如n個(gè)用戶間共享一個(gè)密鑰K，每個(gè)用戶i持有一個(gè)密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個(gè)密鑰碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢復(fù)出密鑰K，而由任意r-1個(gè)或更少的密鑰碎片都不能得出關(guān)于密鑰K的信息。

應(yīng)用(r，n)秘密共享體制，攻擊者必須獲得超過(guò)一定數(shù)量(門限值r)的秘密碎片才能獲得密鑰，這樣提高了系統(tǒng)的安全性；當(dāng)某些碎片(不超過(guò)n-r個(gè))丟失或被毀時(shí)，利用其它秘密份額仍然能夠獲得秘密，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。在恢復(fù)秘密K時(shí)，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復(fù)會(huì)失敗，不正確的秘密份額又稱為惡意子密。秘密共享體制在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用廣泛，可用于分散重要的信息，如通信密鑰的管理、數(shù)據(jù)安全、銀行網(wǎng)絡(luò)管理、導(dǎo)彈控制發(fā)射等。

數(shù)字水印技術(shù)是在數(shù)字產(chǎn)品中加入不可見標(biāo)記，以達(dá)到版權(quán)保護(hù)目的的技術(shù)。獨(dú)特的水印信息與數(shù)字產(chǎn)品本身緊密結(jié)合在一起，一般是不可見的，但利用相關(guān)技術(shù)就可以對(duì)水印信息進(jìn)行提取與識(shí)別，從而確認(rèn)了數(shù)字產(chǎn)品的所有權(quán)和完整性。數(shù)字水印是把傳統(tǒng)習(xí)慣用的紙張文本水印用到數(shù)字世界，數(shù)字水印描述的方法和技巧允許隱藏信息，例如把文本數(shù)字隱藏到圖像、視頻、音頻等數(shù)字媒體中。這種嵌入需要巧妙地處理數(shù)字資料的內(nèi)容。這種隱藏方法要使媒體的修改不易察覺。對(duì)圖像而言對(duì)象素值的修改應(yīng)是不可見的，而且根據(jù)不同的應(yīng)用，水印既可以是魯棒的也可以是易碎的，這種被嵌入的水印可以是一段文字、標(biāo)識(shí)、序列號(hào)等，它與原始數(shù)據(jù)(如圖像、音頻、視頻數(shù)據(jù))緊密結(jié)合并隱藏其中，這種水印通常是不可見的，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。

秘密共享源于經(jīng)典密碼理論，是指將共享的秘密在一個(gè)用戶集團(tuán)里進(jìn)行合理分配，以達(dá)到由所有集團(tuán)成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團(tuán)里任何單個(gè)成員都能且僅能在集團(tuán)中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個(gè)秘密共享體制由秘密的分發(fā)者D、參與者集合P={P1，P2，…，PN}、接入結(jié)構(gòu)Γ、秘密空間S、分配算法、恢復(fù)算法等要素構(gòu)成，其中Γ是由P的某些子集作為元素組成的集合，即Γ2Γ，其元素稱為Γ的授權(quán)子集。一個(gè)P上的滿足一般接入結(jié)構(gòu)Γ的秘密共享方案是指：

(1)對(duì)于Γ的任何一個(gè)授權(quán)子集A∈Γ，A中的全體成員可以利用他們所擁有的秘密份額來(lái)恢復(fù)秘密S；

(2)對(duì)于Γ的任何一個(gè)非授權(quán)子集BP，BΓ，B中的成員無(wú)法利用他們的秘密份額來(lái)重新恢復(fù)秘密S。

秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并給出(r，n)秘密共享門限方案。所謂(r，n)(其中r、n為正整數(shù)，且r≤n)秘密共享門限方案是指在用戶數(shù)為n的用戶集團(tuán)內(nèi)共享某個(gè)秘密(如K)的方法。在這個(gè)方法中，任意r個(gè)屬于集團(tuán)的用戶都能合作計(jì)算出K的值，但當(dāng)用戶個(gè)數(shù)少于r時(shí)不能計(jì)算出K。如n個(gè)用戶間共享一個(gè)密鑰K，每個(gè)用戶i持有一個(gè)密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個(gè)密鑰碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢復(fù)出密鑰K，而由任意r-1個(gè)或更少的密鑰碎片都不能得出關(guān)于密鑰K的信息。

應(yīng)用(r，n)秘密共享體制，攻擊者必須獲得超過(guò)一定數(shù)量(門限值r)的秘密碎片才能獲得密鑰，這樣提高了系統(tǒng)的安全性；當(dāng)某些碎片(不超過(guò)n-r個(gè))丟失或被毀時(shí)，利用其它秘密份額仍然能夠獲得秘密，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。在恢復(fù)秘密K時(shí)，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復(fù)會(huì)失敗，不正確的秘密份額又稱為惡意子密。秘密共享體制在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用廣泛，可用于分散重要的信息，如通信密鑰的管理、數(shù)據(jù)安全、銀行網(wǎng)絡(luò)管理、導(dǎo)彈控制發(fā)射等。

【摘要】文章從數(shù)字水印的概念入手，分別介紹了數(shù)字水印技術(shù)的基本特性、分類及其應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上提出了一些數(shù)字水印技術(shù)的研究趨向。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字水印；隱蔽性；魯棒性

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，特別是Internet的普及，信息的安全保護(hù)問(wèn)題日益突出。當(dāng)前的信息安全技術(shù)基本上都以密碼學(xué)理論為基礎(chǔ)，無(wú)論是采用傳統(tǒng)的密鑰系統(tǒng)還是公鑰系統(tǒng)，其保護(hù)方式都是控制文件的存取，即將文件加密成密文，使非法用戶不能解讀。但隨著計(jì)算機(jī)處理能力的快速提高，這種通過(guò)不斷增加密鑰長(zhǎng)度來(lái)提高系統(tǒng)密級(jí)的方法變得越來(lái)越不安全。另一方面，多媒體技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，需要進(jìn)行加密、認(rèn)證和版權(quán)保護(hù)的聲像數(shù)據(jù)也越來(lái)越多。數(shù)字化的聲像數(shù)據(jù)從本質(zhì)上說(shuō)就是數(shù)字信號(hào)，如果對(duì)這類數(shù)據(jù)也采用密碼加密方式，則其本身的信號(hào)屬性就被忽略了。最近幾年，許多研究人員放棄了傳統(tǒng)密碼學(xué)的技術(shù)路線，嘗試用各種信號(hào)處理方法對(duì)聲像數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏加密，并將該技術(shù)用于制作多媒體的“數(shù)字水印”。

一、數(shù)字時(shí)代的密寫術(shù)———數(shù)字水印

數(shù)字水?。―igitalWatermark）技術(shù)是指用信號(hào)處理的方法在數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽的標(biāo)記，這種標(biāo)記通常是不可見的，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。嵌入數(shù)字作品中的信息必須具有以下基本特性才能稱為數(shù)字水?。?/p>

（一）隱蔽性

[論文關(guān)鍵詞]電子商務(wù)數(shù)字水印信息隱藏版權(quán)保護(hù)

[論文摘要]電子商務(wù)的迅速發(fā)展，使電子商務(wù)安全問(wèn)題不容忽視。從數(shù)字水印技術(shù)的信息隱藏、不可見性，魯棒性，安全性等特點(diǎn)出發(fā)，把數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用到電子商務(wù)安全保護(hù)中，解決電子商務(wù)安全中的數(shù)字作品版權(quán)信息驗(yàn)證，電子票據(jù)保護(hù)，身份鑒別、篡改提示等問(wèn)題。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月異，使電子商務(wù)的發(fā)展變得更加迅猛。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中一些不可預(yù)料的危險(xiǎn)環(huán)節(jié)，也使電子商務(wù)安全問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的認(rèn)證和訪問(wèn)控制技術(shù)、密碼技術(shù)并不能全面解決電子商務(wù)安全問(wèn)題，所以一種新興的信息安全技術(shù)——數(shù)字水印技術(shù)被應(yīng)用到電子商務(wù)中。

一、數(shù)字水印定義、功能及原理

數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的重要分支。所謂數(shù)字水?。―igitalWatermarking）是指嵌入數(shù)字載體(包括多媒體、文檔、軟件等)中的數(shù)字信號(hào)，它可以是圖像、文字、符號(hào)、數(shù)字等所有可以作為標(biāo)識(shí)的信息。數(shù)字水印既不影響原始載體的正常使用及存在價(jià)值，也不容易被人感知。

通過(guò)隱藏在載體中的標(biāo)識(shí)信息即數(shù)字水印，可以達(dá)到驗(yàn)證和確認(rèn)內(nèi)容提供者、購(gòu)買者、隱藏信息或判斷載體是否被篡改等目的。

1《信息安全》課程引入數(shù)字水印技術(shù)的必要性分析

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)為數(shù)字媒體的傳播提供了前所未有的便捷，目前越來(lái)越多的多媒體信息（包括圖像、視頻、音頻等各種類型數(shù)據(jù)）都采用網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行和交流。由于數(shù)字作品極其容易進(jìn)行復(fù)制和修改，如何保護(hù)數(shù)字作品原創(chuàng)者的版權(quán)成為擺在計(jì)算機(jī)和電子行業(yè)專家學(xué)者面前的一個(gè)研究問(wèn)題，這時(shí)數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為解決這一難題找到一條出路。數(shù)字水?。―igitalWatermarking）技術(shù)是指研究如何將一些標(biāo)識(shí)信息(即數(shù)字水印)嵌入到數(shù)字媒體(包括圖像、音頻、三維模型、數(shù)字文本、軟件等)中的技術(shù)。廣義的數(shù)字水印包括可見水印（例如新聞圖片、影視作品中常見的可見版權(quán)標(biāo)記）和不可見水印兩類?？梢娝∧壳耙呀?jīng)廣泛用于各大主流媒體和視頻網(wǎng)站，例如新浪網(wǎng)等門戶網(wǎng)站均在其網(wǎng)站圖片上添加醒目標(biāo)志，防止他人非法轉(zhuǎn)載復(fù)制，優(yōu)酷網(wǎng)亦在其視頻內(nèi)容上添加標(biāo)志注明版權(quán)，但需要指出的是可見水印將會(huì)對(duì)原有媒體的內(nèi)容進(jìn)行一定程度的破壞，影響讀者和觀眾的觀感。為解決這一問(wèn)題，可采用不可見水印，既不影響原載體的使用價(jià)值，也不易被人類感知系統(tǒng)察覺到，而通過(guò)這些隱含的標(biāo)識(shí)信息，則可以達(dá)到確認(rèn)版權(quán)、判斷媒體是否被篡改等目的，與可見水印相比具有更廣泛的應(yīng)用范圍，為學(xué)界研究之重點(diǎn)。數(shù)字水印技術(shù)利用數(shù)據(jù)的冗余性隱藏版權(quán)標(biāo)志，目前已經(jīng)初步開始進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段：例如由IBM公司開發(fā)的“數(shù)字圖書館”軟件可使用數(shù)字水印功能，Adobe公司開發(fā)的Photoshop軟件集成了數(shù)字水印插件（Digimarc公司制作）。《信息安全》作為大學(xué)的一門新開課程，有責(zé)任向?qū)W生介紹數(shù)字水印技術(shù)這一信息安全領(lǐng)域的新興研究熱點(diǎn)，讓學(xué)生了解本學(xué)科領(lǐng)域的最新研究方向和趨勢(shì)，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，開拓他們的視野。

2《信息安全》課程引入數(shù)字水印技術(shù)的可行性分析

不可否認(rèn)，讓本科學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字水印技術(shù)存在一些難點(diǎn)，例如需要掌握和了解一些數(shù)學(xué)方面的知識(shí)、了解一些媒體編碼（例如圖像、音頻及三維圖形）的基礎(chǔ)理論，但這并不會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)這門技術(shù)，原因如下：（1）計(jì)算機(jī)類專業(yè)和電子類學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《概率論》等相關(guān)的數(shù)學(xué)課程，對(duì)基本的數(shù)學(xué)知識(shí)已經(jīng)有一定的掌握和了解，在《線性代數(shù)》課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了基本的矩陣變換理論，稍加學(xué)習(xí)變通即可了解和熟悉圖像的編碼格式。對(duì)于一些較難的數(shù)學(xué)變換理論，例如DCT變換、FFT變換、奇異值分解等，只需向?qū)W生介紹基本的概念，至于具體的實(shí)現(xiàn)方法則可以使用MatLab等計(jì)算軟件來(lái)完成。（2）可采用MatLab軟件作為教學(xué)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工具。Matlab是近年來(lái)最通用的科學(xué)計(jì)算應(yīng)用軟件之一，它具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易上手、計(jì)算高效、圖形圖像處理功能完備等特點(diǎn)。利用MatLab編寫數(shù)字水印算法便捷、高效，大幅減少了編程方面的工作量。主要體現(xiàn)在這些方面：（a）MatLab可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)多種格式圖像（例如BMP位圖文件、JPG壓縮圖像文件等）的讀取、顯示和存盤；（b）對(duì)于采用矩陣表示的數(shù)字圖像來(lái)說(shuō)，MatLab具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能，例如DCT變換、FFT變換、小波變換、奇異值分解等，這些如果依靠其他編程語(yǔ)言如C++，需要耗費(fèi)大量的編程精力，而采用MatLab則可以利用系統(tǒng)自帶的圖像處理工具箱輕松完成；（c）為判斷某一數(shù)字水印算法的抗攻擊性，需要對(duì)攜帶水印的圖像進(jìn)行一些模擬仿真攻擊實(shí)驗(yàn)，而MatLab自帶了一些圖像處理的函數(shù)，例如添加各類圖像噪聲、圖像濾波等，這些都可用于含水印圖像的抗攻擊性能模擬仿真。（3）改革《信息安全》課程的考核方式?？梢宰寣W(xué)生完成2～3個(gè)常見的數(shù)字水印算法來(lái)作為本門課程的一次大作業(yè)，或者直接以課程設(shè)計(jì)的方式來(lái)完成。學(xué)生通過(guò)完成本次作業(yè)或課程設(shè)計(jì)，不僅可以加深對(duì)數(shù)字水印理論和概念的理解，還能學(xué)習(xí)和掌握MatLab這一有力計(jì)算軟件的使用方法。有了本次作業(yè)或課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，感興趣的學(xué)生更可以進(jìn)一步對(duì)水印算法拓展和延伸，加大難度，作為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)課題來(lái)做。對(duì)于優(yōu)秀的學(xué)生，更可以結(jié)合教師的科研課題，在教師指導(dǎo)下，提出新穎的觀點(diǎn)和方法，研究成果可以發(fā)表在科技期刊上。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本科類高等院校在開設(shè)《信息安全》課程時(shí)，有必要引入和補(bǔ)充數(shù)字水印技術(shù)的基礎(chǔ)概念和知識(shí)，讓學(xué)生可以了解到本學(xué)科的一些前沿知識(shí)，開拓他們的視野。對(duì)于研究型的高等院校來(lái)說(shuō)，將數(shù)字水印知識(shí)的教學(xué)過(guò)程中，更可以吸納部分優(yōu)秀學(xué)生輔助教師進(jìn)行該領(lǐng)域的科學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研兩方面的有機(jī)結(jié)合。

編者按：本文主要從引言；信道容量的數(shù)學(xué)分析；信道容量計(jì)算公式的簡(jiǎn)化；模型的約束性優(yōu)化和擴(kuò)展；結(jié)果分析進(jìn)行論述。其中，主要包括：數(shù)字水印可視為通信理論的一種應(yīng)用、數(shù)字水印系統(tǒng)分為水印嵌入編碼，攻擊信道，和水印譯碼三個(gè)模塊、數(shù)字水印的實(shí)施過(guò)程、水印的信道容量是所有可達(dá)速率的上限、對(duì)于公開水印和私有水印，其信道容量均不超過(guò)、引入加性噪聲信道的概念、目前關(guān)于信息論的許多研究都從加性噪聲信道分析入手、可將水印理解成一種帶有邊信息的通信博弈、當(dāng)失真測(cè)量為簡(jiǎn)單的差度量度時(shí)，該失真度由加在上的干擾限制決定、滿足零均值，方差為的高斯分布等，具體請(qǐng)?jiān)斠姟?/p>

論文摘要：從信息論的角度，針對(duì)基于高斯噪聲信道的數(shù)字水印容量作了初步探索。在詳細(xì)闡述圖像數(shù)字水印基本原理和水印信道的構(gòu)造及生成方式的基礎(chǔ)上，針對(duì)高斯信源分布具有最大的不確定性、能夠在所有的二階隨機(jī)分布中提供最大信息熵的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了在高斯分布情況下的整個(gè)水印信道通信過(guò)程；并引入平均互信息理論，給出了基于高斯的水印信道容量的最大通信速率；同時(shí)分析了加性噪聲信道下的容量問(wèn)題，將高斯分布擴(kuò)展到了非高斯分布，給出并優(yōu)化了容量計(jì)算表達(dá)式，同時(shí)利用MATLAB軟件工具給出了非高斯信源水印容量與受限失真度的二維和三維關(guān)系仿真曲線；最后結(jié)合實(shí)際給出了結(jié)果分析。

論文關(guān)鍵詞：數(shù)字水??；信道容量；高斯噪聲信道;攻擊信道；信息論；

0引言

數(shù)字水印可視為通信理論的一種應(yīng)用[2]。隨著對(duì)數(shù)字水印算法可靠性要求的提高，目前的數(shù)字水印不論在數(shù)學(xué)理論上和技術(shù)上均不成熟，對(duì)數(shù)字水印系統(tǒng)的公式描述仍然沒有統(tǒng)一的定論，在數(shù)字水印系統(tǒng)最終性能方面存在較多的不確定性[1,7,8]。這些均可以從信息論的角度上尋求解決出路。

數(shù)字水印系統(tǒng)分為水印嵌入編碼，攻擊信道，和水印譯碼三個(gè)模塊。這里，我們對(duì)一般數(shù)字水印模型提出了改進(jìn)，在水印嵌入之前加入待嵌入信號(hào)預(yù)處理，給出了對(duì)于水印通信模型的更加恰當(dāng)?shù)拿枋?，如圖1。

摘要：提出了一種小波域基于迭代函數(shù)系(IFS)的雙重?cái)?shù)字水印算法。即將水印信息通過(guò)IFS變換為自相似水印分形圖，利用拉普拉斯圖像邊緣檢測(cè)的方法將水印信息嵌入小波域低頻逼近系數(shù)中。實(shí)驗(yàn)證明該算法具有很好的魯棒性，同時(shí)保證了水印的不可見性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字水印JPEC2000小波變換迭代函數(shù)系

隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，數(shù)字化媒體(如數(shù)字圖像、數(shù)字視頻和音頻等)的傳輸和獲取變得越來(lái)越便捷，一方面促進(jìn)了人類信息的共享，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步，而另一方面由于其極易復(fù)制且復(fù)制后的媒體質(zhì)量與原版幾乎沒有差異，因此也帶來(lái)了數(shù)字多媒體的版權(quán)問(wèn)題。數(shù)字水印技術(shù)作為版權(quán)保護(hù)的重要手段而得到了廣泛的研究和應(yīng)用。

現(xiàn)有圖像數(shù)字水印算法基本上可分為兩類：空間域方法和變換域方法?？沼蚍ㄍㄟ^(guò)直接改變圖像某些像素的灰度值來(lái)嵌入水印，如LSB、擴(kuò)展頻譜[1]等；而變換域方法先把圖像做某種變換，例如DCT、DWT，然后通過(guò)改變某些變換系數(shù)嵌入水印[2,3]。隨著JPEG2000和MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的建立，目前大量的數(shù)字水印技術(shù)研究集中在DWT域，因?yàn)樵贒WT域嵌入水印可以提高水印對(duì)最新圖像壓縮處理的攻擊。但是在DWT域嵌入水印也有其弱點(diǎn)，例如抵抗縮放等幾何形變攻擊能力較弱。文獻(xiàn)[4]介紹了一種基于IFS(IteratedFunctionSystem)的可以抵抗幾何形變的空域數(shù)字水印方法。此方法的缺點(diǎn)是嵌入的水印信息只能是英文字母，而且對(duì)部分字母識(shí)別能力較差，水印抵抗JPEG壓縮攻擊的能力較弱。本文采用具有實(shí)際意義的漢字和二值圖像作為水印，利用IFS生成可抵抗幾何形變的雙重?cái)?shù)字水印信息，并且嵌入DWT域低頻區(qū)域系數(shù)矩陣，以提高其抵抗常見圖像處理攻擊的能力。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該方法對(duì)常見的攻擊有較好的魯棒性，同時(shí)滿足了水印信息的不可見性。

1水印的嵌入原理

1．1自相似水印分形圖的生成

廣播電視的不問(wèn)斷和安全播出始終是廣播電視機(jī)構(gòu)要完成的首要任務(wù)。隨著基于電子管、晶體管等設(shè)備的退役和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、微電子技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用普及，廣播電視設(shè)備的故障率已經(jīng)降到了非常低的水平，在節(jié)目播出過(guò)程中由于設(shè)備故障造成的停播、錯(cuò)播現(xiàn)象已很少發(fā)生。近年來(lái)，信號(hào)的安全播出問(wèn)題，尤其是信號(hào)的被干擾、被破壞和被插播的現(xiàn)象屢見不鮮。廣播電視的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸成為廣播電視制播技術(shù)的研究焦點(diǎn)。本文將針對(duì)以上問(wèn)題加以探討，并對(duì)解決問(wèn)題所用到的關(guān)鍵技術(shù)和算法進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和論述。

1監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)和技術(shù)的現(xiàn)狀及分類

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)廣播電視臺(tái)站的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都只針對(duì)音頻信號(hào)的質(zhì)量好壞和信號(hào)的有無(wú)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而對(duì)于音頻信號(hào)的來(lái)源及內(nèi)容等安全方面的監(jiān)測(cè)任務(wù)則更多地采用循環(huán)播放、人工監(jiān)聽的方式…。人工方式不僅效率低，而且不及時(shí)。應(yīng)州于廣播電視安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)從業(yè)務(wù)層面上可分為音頻的內(nèi)容監(jiān)測(cè)和音頻的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。音頻的內(nèi)容監(jiān)測(cè)主要是對(duì)采集的信息的收集、整理、解析和應(yīng)用等過(guò)程中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤、疏漏、不當(dāng)及不和諧、敏感信息的檢查和把關(guān)，它關(guān)注的是音頻所表述的具體內(nèi)容。音頻的質(zhì)量監(jiān)測(cè)主要是對(duì)已經(jīng)制作完成的廣播電視節(jié)目在音頻信號(hào)的生成、處理、傳輸和收發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的干擾、噪聲、電平過(guò)低、中斷和信源突變等狀況所進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和更正，它注重的是音頻信號(hào)的質(zhì)量及來(lái)源的正確性。二者雖然針對(duì)的業(yè)務(wù)層面不同，卻彼此依賴相互聯(lián)系。音頻內(nèi)容的好壞會(huì)直接影響到音頻質(zhì)量的高低，音頻質(zhì)量的高低也會(huì)直接影響終端聽眾對(duì)信息內(nèi)容的獲取量和正確率。總之，對(duì)音頻內(nèi)容和質(zhì)量的監(jiān)測(cè)都是為了保證聽眾能收到正確、優(yōu)質(zhì)和不間斷的音頻信號(hào)。目前，可應(yīng)用于音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)任務(wù)的技術(shù)可分為音頻比對(duì)技術(shù)、音頻識(shí)別技術(shù)、數(shù)字水印技術(shù)這三大類。

2音頻比對(duì)技術(shù)

音頻比對(duì)技術(shù)是利用數(shù)字音頻的時(shí)域或頻域特征或?qū)傩詠?lái)分析兩段音頻序列的相似度，再相似度的大小來(lái)判斷這兩段音頻序列播放的是否是相同或相似的內(nèi)容。其大概流程如圖1所示。首先，將要處理的2路音頻序列通過(guò)多路音頻采集卡采集到設(shè)備中，并進(jìn)行濾波、增益補(bǔ)償?shù)忍幚?；其次，將得到?路音頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再對(duì)得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮處理；然后，提取2路信號(hào)的特征參數(shù)或者屬性；最后，比較提取出來(lái)的參數(shù)或者屬性，得出2路音頻信號(hào)的相似度，再由相似度來(lái)判斷2路信號(hào)是否相同或者相似。濾波和增益補(bǔ)償?shù)阮A(yù)處理是為了濾除音頻中的噪盧、干擾脈沖及平衡音頻的電平差等。

壓縮處理是為了減少音頻中相關(guān)性較低和不相關(guān)的參數(shù)，減少后續(xù)工作量，提高處理的實(shí)時(shí)性(目前比較流行的壓縮算法是利用小波函數(shù)壓縮)。參數(shù)和屬性的提取是從音頻流中以幀為單位提取出2路音頻的質(zhì)心、均方根、Mel倒譜系數(shù)以及音高、振幅、帶寬、能量等。音頻比對(duì)是利用上一步提取的參數(shù)或?qū)傩赃M(jìn)行計(jì)算和比較，將比較結(jié)果同預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，得出最終結(jié)果。音頻比對(duì)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)時(shí)不考慮音頻的具體內(nèi)容，它只注重音頻序列的關(guān)鍵參數(shù)和屬性的相似度。目前對(duì)音頻技術(shù)的應(yīng)用需求更多的還是涉及到音頻的語(yǔ)意和具體內(nèi)容方面，這項(xiàng)技術(shù)的適用領(lǐng)域相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，但是它基本上能滿足廣播電視的質(zhì)量監(jiān)測(cè)的任務(wù)需求。

1文本數(shù)字水印技術(shù)在電力物資供應(yīng)鏈中應(yīng)用的需求分析

1.1供應(yīng)鏈的流程主要包含：備件生產(chǎn)、采購(gòu)、儲(chǔ)備與庫(kù)房建設(shè)、管理等一系列流程，需要設(shè)備供應(yīng)商、采購(gòu)商與用戶等輪流接手，將電力物資在此供應(yīng)鏈上順承。因此，只有保證各個(gè)環(huán)節(jié)所獲取的信息準(zhǔn)確無(wú)誤，才能進(jìn)一步確定最終信息的正確性，進(jìn)而防止信息在傳播過(guò)程中遭受惡意攻擊破壞。如果發(fā)現(xiàn)文檔被篡改，合理的進(jìn)行篡改定位，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)被改動(dòng)的信息，防止導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

1.2文本數(shù)字水印技術(shù)文本數(shù)字水印技術(shù)利用文本文檔的冗余空間，完成水印信息的嵌入，以達(dá)到隱蔽通信、真?zhèn)舞b定、內(nèi)容認(rèn)證等目的。文本數(shù)字水印技術(shù)結(jié)合人類視覺系統(tǒng)（HVS），在肉眼感知系數(shù)變化不超過(guò)不可感知的范圍內(nèi)，通過(guò)微調(diào)文檔格式或改變文檔內(nèi)容嵌入水印信息，以達(dá)到所需目的?；谖⒄{(diào)文檔格式的水印算法主要是在肉眼不可分辨的閾值內(nèi)，輕微改變行間距、字符間距及字符屬性嵌入水印信息，此類水印算法魯棒性較好，可以抵抗一定的攻擊，透明性高，容量大；通過(guò)改變文檔內(nèi)容嵌入水印信息的方法主要是依靠同義詞替換和等價(jià)句式替換完成水印信息的嵌入，此類算法魯棒性高于基于格式嵌入水印的算法，但是，由于引起了內(nèi)容的變化，透明性較差，容量較小。

2基于字符顏色的文本水印算法

電力物資供應(yīng)鏈中文檔的可信傳輸，針對(duì)算法的透明性與魯棒性要求較高，即不能發(fā)生易察覺的變化，引起攻擊者的興趣，保證文檔內(nèi)容不能發(fā)生變化導(dǎo)致歧義的同時(shí)還必需保障算法具備較好的魯棒性以抵抗攻擊。因此，本文采取基于改變字符顏色嵌入水印信息的水印算法。根據(jù)人眼視錐細(xì)胞對(duì)顏色的敏感度測(cè)試可知，肉眼對(duì)顏色的RGB分量敏感度不同，對(duì)紅色最敏感，綠色次之，藍(lán)色最弱。為了保證嵌入水印信息具備更好的透明性，本算法不改變字符顏色的R位，而采用修改字符顏色G分量的低三位，B分量的低四位，完成水印信息的嵌入。

2.1水印信息潛入規(guī)則水印信息的預(yù)處理過(guò)程為了提高安全性，本算法結(jié)合密碼學(xué)，對(duì)水印信息進(jìn)行預(yù)處理，使用漢明編碼對(duì)加密后的信息進(jìn)行編碼。基于線性同余法實(shí)現(xiàn)了水印信息嵌入位置的隨機(jī)化。線性同余偽隨機(jī)序列的迭代公式為：xi+1=(axi+c)(modm)其中，m為最接近文檔字符總數(shù)的素?cái)?shù)，a∈(2,m)，c小于m且與m互素。步驟1：輸入密鑰信息，并將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制序列K=k1k2k3…km；步驟2：輸入水印信息，并將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制序列W=w1w2w3…wn；步驟3：針對(duì)密鑰與水印序列進(jìn)行循環(huán)取模，獲得加密后的二進(jìn)制序列M=m1m2m3…ml，其中，l=max{m,n}；步驟4：基于（7，4）漢明編碼增加監(jiān)督碼，以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)位糾正的目的，即可獲得預(yù)處理后的二進(jìn)制序列H=h1h2h3…h(huán)t，其中，t=7*l/4，hi∈0,1,1≤i≤t。水印信息的嵌入步驟1：文檔初始化，將字符顏色均設(shè)置為黑色，即RGB（0,0,0）；步驟2：遍歷文檔，統(tǒng)計(jì)字符數(shù)N，判斷預(yù)嵌入空間是否足夠；步驟3：根據(jù)水印信息預(yù)處理部分所得的位置，對(duì)于字符（jj<N），嵌入水印信息的間隔標(biāo)識(shí)S，進(jìn)行水印信息的循環(huán)嵌入，即修改字符的RGB值，此時(shí)，RGB分別被修改為（0,0,1），（0,0,2）；步驟4：選定字符j，若j<N，則執(zhí)行步驟7；否則判斷間隔標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)嵌入完成執(zhí)行步驟5，未完成則執(zhí)行步驟1；步驟5：hi=1時(shí)，修改當(dāng)前字符為RGB（0,1,1）；修改下一個(gè)字符為RGB（0,1,2）；hi=0時(shí)，修改當(dāng)前字符為RGB（0,2,0）；修改下一個(gè)字符為RGB（0,2,1）；步驟6：重復(fù)執(zhí)行步驟1-5嵌入信息。步驟7：嵌入完成，保存文檔。

摘要：地理信息安全事關(guān)國(guó)家和國(guó)防安全，保護(hù)地理信息安全意義深遠(yuǎn)。分析了當(dāng)前涉密地理信息應(yīng)用中存在的問(wèn)題，介紹了前沿的安全技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)安全技術(shù)在涉密地理信息分發(fā)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)論述，并提出了完善和推廣安全技術(shù)的建議，為涉密地理信息的應(yīng)用提供安全保障。

關(guān)鍵詞：地理信息；涉密；技術(shù)；應(yīng)用

隨著智能、數(shù)字化時(shí)代的來(lái)臨，地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，手機(jī)定位、互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航等地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)越來(lái)越多地走進(jìn)百姓生活。同時(shí)，與互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)的融合也越來(lái)越緊密。高分辨率影像數(shù)據(jù)源的獲取越來(lái)越方便，給地理信息數(shù)據(jù)的采集帶來(lái)了便利；但也造成地理信息是沒有“秘密”的假象。實(shí)際上，面對(duì)地理信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)地理信息安全監(jiān)管從未放松，《測(cè)繪法》（2017版）第八章第四十七條規(guī)定“地理信息生產(chǎn)、保管、利用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)屬于國(guó)家秘密的地理信息的獲取、持有、提供、利用情況進(jìn)行登記并長(zhǎng)期保存，實(shí)行可追溯管理[1]”，即被定密為秘密級(jí)及其以上的涉密地理信息在獲取、持有、提供、利用的整個(gè)過(guò)程中都要做到可追溯[2]，地理信息安全不容忽視。本文探討了涉密地理信息應(yīng)用中存在的問(wèn)題，論述分析了安全技術(shù)，并提出了安全技術(shù)在涉密地理信息分發(fā)中的使用方法。

1涉密地理信息應(yīng)用中存在的問(wèn)題

在網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化時(shí)代，地理信息的復(fù)制、拷貝、傳輸十分方便快捷，但由此將引發(fā)嚴(yán)峻的泄密、盜版、侵權(quán)、無(wú)法追責(zé)等安全問(wèn)題[3]。涉密地理信息應(yīng)用中存在的問(wèn)題包括保密與廣泛應(yīng)用、泄露（或倒賣）和統(tǒng)一監(jiān)管不力等。

1.1保密與廣泛應(yīng)用問(wèn)題