水印技術論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇水印技術論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

互聯網技術的日新月異，使電子商務的發展變得更加迅猛。同時網絡中一些不可預料的危險環節，也使電子商務安全問題成為人們關注的焦點。傳統的認證和訪問控制技術、密碼技術并不能全面解決電子商務安全問題，所以一種新興的信息安全技術——數字水印技術被應用到電子商務中。

一、數字水印定義、功能及原理

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

通過隱藏在載體中的標識信息即數字水印，可以達到驗證和確認內容提供者、購買者、隱藏信息或判斷載體是否被篡改等目的。

數字水印算法的原理大都相同，即對時（空）域或變換域中的一些參數進行微小的變動，在某些位置嵌入一定的數據，生成數字水印，當需要檢測時，從載體中提取水印，與原水印進行比較，檢測水印是否被篡改等。近年來研究者從不同角度提高和改進數字水印算法，其實都是以提高水印的魯棒性為目的的。

典型的數字水印算法有以下幾類：空域算法，變化域算法，壓縮域算法，NEC算法，生理模型算法等。

二、數字水印的特點和分類

根據數字水印的定義及功能，可以看出數字水印具有以下幾個特點。

不可見性：數字水印作為標識信息隱藏于數字作品中，對攔截者而言，應不可見。

安全性：數字水印應當具備難以篡改或偽造的要求，并應當具有較低的誤檢測率和較強的抵抗性

魯棒性：在經過多種信號處理過程后，數字水印仍能保持部分完整性及檢測的準確性。

脆弱性：能直接反映出水印是否遭受篡改等。

根據不同標準，數字水印分為以下幾類。

按照水印特點劃分：魯棒性水印和脆弱水印。

按照水印隱藏位置劃分：時域數字水印、空域數字水印、頻域數字水印等。

按照水印檢測過程劃分：明文水印和盲水印。

按照水印是否可見劃分：可見水印和不可見水印。

按照水印內容劃分：有意義水印和無意義水印。

當然，數字水印還可以按照用途、水印載體等多種方式來劃分成更多的小類，這里不再一一列舉。三、數字水印技術在電子商務中的應用

數字水印技術在電子商務中的應用集中表現在電子商務安全保護問題中。電子商務安全可以分為網絡安全和信息安全。網絡安全復雜且受多種因素影響，要解決電子商務安全問題，必須把信息安全作為問題切入點。

目前，電子商務信息安全方面已經使用到了加密技術，安全認證技術等多種安全保護技術，但仍有部分問題得不到解決。

首先，電子商務中數字作品的版權保護問題。在知識產權體系日益完善的今天，版權問題已經成為人們關注的焦點問題，也是數字作品提供者必須正視的問題。研究者試圖尋找一種方法，既不損害原作品，又達到版權保護的目的，于是，與傳統水印功能幾乎相同的“數字水印”被應用到電子商務中。數字水印技術利用信息隱藏原理使版權標志不可見或不可聽，“悄然”存在與數字作品之中。

目前應用數字水印來解決版權保護問題多用在軟件作品中，比較著名的就是IBM公司的“數字圖書館”軟件的數字水印功能，以及Adobe公司的Photoshop軟件中集成了Digimarc公司的數字水印插件。

其次，電子交易中的電子票據的防偽問題。隨著商務活動電子化和自動化的轉變，許多交易活動都轉變為電子交易，其中電子票據的安全保護變得猶為重要。數字水印技術可以在交易雙方的電子票據中嵌入交易時間和簽名等認證信息，使交易過程具有不可抵賴性。而且數字水印技術在電子票據中隱藏了不可見的標識信息，無形中也增加了不法分子偽造篡改票據的難度。水印還具有法律效力，可以在交易出現法律糾紛時，作為證據使用。

還有，身份驗證信息的真偽鑒別問題。目前，用于信息安全的加密技術對于電子形式的身份驗證信息具有良好的保護功能，但無法作為書面憑證進行鑒別。而通過使用數字水印技術，把電子身份驗證信息隱藏到普通的憑證圖像當中，使身份憑證具有不可復制和不可抵賴等特性，實現了電子信息和書面信息的雙重保護。

重要標識信息的隱藏和篡改提示。許多交易作品的使用必須依賴作品中一些標識信息，如果直接把此類信息標注在原始作品上，會引起一些不必要的麻煩，而利用數字水印技術就可以把重要信息隱藏在原始作品中，通過特殊的閱讀程序（水印檢測工具等）來讀取。數字水印技術還可以用于數字信號的篡改提示，通過水印的狀態來檢測數字信號是否遭到篡改。

通信過程的信息隱藏。用于信息安全保護的常用方法是對數據進行加密，這樣往往更容易引起攻擊方的注意，從另一個角度出發，在人類視覺、聽覺等無法感知的范圍之內，對各種時（空）域、變換域進行微小的改變，從而實現信息隱藏，達到通信過程信息安全保護的目的。

四、結束語

數字水印技術作為一種新興的安全保護技術應用到電子商務中，表現出其顯著的作用和功效，因為區別于傳統的數據加密技術或安全認證技術，為信息安全保護領域帶來了新思路。但是，由于目前數字水印技術本身并不完善，應用到電子商務中還存在很多實際的問題。例如，水印檢測的簡便性，水印的魯棒性，等等，這些也將作為研究者進一步努力的方向。

篇（2）

2飲水安全工程數據的特點

與一般的科學數據相比，飲水安全工程數據具備以下兩個特點：

（1）地理分布性。作為基本數據，國家農村飲水安全工程數據庫包括了國內各省（直轄市）、市（州）、縣（市、區）、鄉鎮內供水水廠的集中式工程數據，包括工程建設信息、實時監測信息，遍布全國，因此飲水安全工程數據具備地理空間的分布特性。

（2）數據要素多。飲水安全工程數據包括了地圖數據，供水工程專題數據，省、市州、縣區、鄉鎮專題基礎信息，水質、管壓安全監測信息，政務信息等。而且每類數據又包括多種要素的數據，如供水工程專題數據包括專題地理信息和專題建設信息，監測數據包括余氯、濁度、水壓、流量等測量數據。整體來說，飲水安全工程數據是描述飲水安全工程的數據，數據量大，且與日俱增，專業性強，具有時間維上的有效性，且數據區域性強，不同市縣統計的數據不交叉，數據存儲形式多樣，以小文件居多。

3飲水安全工程核心元數據

3．1元數據定義

首先，介紹幾個關于元數據的定義。元數據：關于數據的數據。元數據元素：元數據的基本單元，元數據元素在元數據實體中是唯一的。元數據實體：一組說明數據相同特性的元數據元素，元數據實體可以包含一個或一個以上的元數據實體。元數據子集：元數據的子集合，由相關的元數據實體和元素組成。數據集：可以標識的數據集合。通常在物理上可以是更大數據集較小的部分。從理論上講，數據集可以小到更大數據集內的單個要素或要素屬性，一張硬拷貝地圖或圖表均可以被認為是一個數據集。飲水安全工程核心元數據指的是標識飲水安全工程信息所需要的最小元數據元素和元數據實體，為元數據元素集的子集。其次，本文采用UML類圖方法描述飲水安全工程信息元數據。在元數據結構上采用《水利信息核心元數據》的結構作為本標準的基本結構，在內容上對元數據的特征，包括子集／實體名、元素名、英文名、英文縮寫、定義、約束／條件、出現次數、類型和值域進行詳細描述。

3．2飲水安全工程核心元數據結構

飲水安全工程元數據分為元數據元素、元數據實體和元數據子集三層。飲水安全工程核心元數據由一個元數據實體和四個元數據子集構成。其中，標識信息、數據質量為必選子集，內容信息、參照系信息為可選子集。每個子集由若干個實體（UML類）和元素（UML類屬性）構成。

3．3飲水安全核心元數據內容

3．3．1飲水安全核心元數據信息

飲水安全工程元數據信息實體描述飲水安全工程信息的全部元數據信息，用必選實體MD＿元數據表示，由以下元數據實體和元數據元素構成：元數據實體：MD＿標識、DQ＿數據質量、RS＿參照系、MD＿分發、MD＿內容描述；元數據元素：元數據創建日期、聯系單位、元數據名稱、字符集、元數據使用的語言、元數據標準名稱、元數據標準版本。

3．3．2標識信息

標識信息包含唯一標識數據的信息，用MD＿標識實體表示，是必選實體。MD＿標識是下列實體的聚集：MD＿關鍵詞、MD＿數據集限制、EX＿時間范圍信息、MD＿聯系單位或聯系人、MD＿維護信息。MD＿標識實體本身包含如下元素：名稱、行政區編碼、字符集、摘要、日期、狀況、數據表示方式。

3．3．3數據質量信息

數據質量信息包含對數據資源質量的總體評價，用DQ＿數據質量實體表示。應包括與數據生產有關的數據志信息的一般說明。DQ＿數據質量實體包括兩個條件必選的實體，DQ＿數據質量說明和DQ＿數據志。DQ＿數據質量說明是數據集的總體質量信息。DQ＿數據志是從數據源到數據集當前狀態的演變過程說明。包括數據源信息實體和處理過程信息實體。

3．3．4內容信息

內容信息包含提供數據內容特征的描述信息，用MD＿內容描述實體表示。

3．3．5空間參照系信息

參照系信息包含對數據集使用的空間參照系的說明，是條件必選子集，用RS＿參照系實體表示。是關于地理空間數據集的坐標參考框架的描述信息，它反映了現實世界的空間框架模型化的過程和相關的描述參數。RS＿參照系由三個條件必選的實體構成：SI＿基于地理標識的空間參照系、SC＿基于坐標的空間參照系、SC＿垂向坐標參照系。

4元數據分級索引算法

本文根據飲水安全工程數據的區域性特點，選取分布式NameNode模型，改進目錄子樹分區算法和哈希算法，利用BloomFilter原理設計符合飲水安全工程信息的元數據分級索引算法。

4．1概念與公式

行政區劃請求量：表示該行政區劃所需的農村飲水安全工程元數據的請求量，用Request表示。由于請求量的具體數值難以確定，工程元數據的請求量與工程的數量有直接關系，而飲水工程的數量與行政區劃的人口密度存在一定的換算關系。每個工程所涉及的文件包括招標文件、合同、工程規劃、預算、管網圖、廠區布置圖、每年的運營報表等多種文件。因此，第m個行政區劃的請求量Requestm為：Requestm＝Densitym×f×Naverage（1）其中，Densitym代表第m個行政區劃的人口密度，f表示飲水安全工程數量與人口密度的轉換因子，Naverage代表每個工程文件的平均值。

4．2BloomFilter基本思想元數據分級索引算法

包括三部分：一部分是元數據請求被分配到哪個普通NameNode節點上，第二部分是分配到NameNode節點的哪個目錄，最后根據NameNode節點中的目錄信息查找元數據文件在DataNode中的具置。本文采用BloomFilter與Key－Value的存儲位置對應表，來確定元數據文件在DataNode中的存儲位置。BloomFilter的基本思想是使用一個比特的數組保存信息，初始狀態時，整個數組的元素全部為0，采用k個獨立的Hash函數，將每個元數據文件對應到｛1，…，m｝的位置，當有飲水安全元數據文件存儲請求時，k個獨立的Hash函數將以元數據標識信息中的元數據文件名為變量，得到k個哈希值，然后將比特數組中的相應位置更改為1，即：hashi（x）＝1（1≤i≤k）（2）其中，x是元數據文件名。數組中的某一位置被置為1后，只有第一次有效，以后再置為1將不起作用。所示，假設k＝3，x1先通過哈希函數，將數組中的三個位置置為1，在x2通過哈希函數得到的數組位置，將是0的位置置為1，已經是1的位置則不重復置1。判斷某元素y是否屬于這個集合，需對y應用k次哈希函數，如果所有的位置都是1（1≤i≤k），那么就認為y是集合中的元素，否則就認為y不是集合中的元素。如圖3所示，y1可能是集合中的元素，y2則不屬于這個集合。BloomFilter能高效地判斷某個元素是否屬于一個集合，但這種高效是有代價的，是存在一定的錯誤率，因為它有可能會把不屬于這個集合的元素判定為屬于此集合。為簡化計算，假設kn＜m并且各哈希函數完全隨機。當某個目錄中的所有元數據文件全部存儲，即所有元素都被哈希函數映射到比特數組中去，這個數組中某一位置是0代表kn次哈希操作都沒有被置為1，因此概率為：p＝（1－1m）kn≈e－kn／m（3）其中第二次近似計算是因為：limxm（1＋1n）n＝e（4）令ρ代表比特數組中0的比例，則ρ的數學期望E（ρ）＝p，則ρ≈p，因此：pfalse＝（1－ρ）k≈（1－p）k（5）

4．3元數據分級索引算法

元數據分級索引算法包括三個步驟：一是選NameNode節點，二是選目錄，三是分配存儲位置。

4．3．1選取NameNode節點分布式

NameNode模型有一個主NameNode節點，一個主SecondaryNameNode和n個普通NameNode節點。其中，主SecondaryNameNode是主NameNode的快照，防止單點失效。算法的基本思想如下：（1）計算行政區劃請求數。在本文中所涉及的飲水安全工程指的是湖北省的農村飲水安全工程，因此在普通NameNode節點上分布的是以市級為單位的元數據信息。在這一步中，根據公式（1）給每個市級行政區劃的請求賦值，用Requestm表示。（2）分配NameNode節點。若n為奇數，則將其中一個NameNode節點作為備用節點，n＝n－1；若n為偶數，則n不變。分配NameNode節點，得出市級行政區劃與NameNode節點映射表。（3）第二次分組。將偶數個NameNode兩兩分成組，互為SecondaryNameNode節點，分組的原則為請求量較大的NameNode節點與請求量較小的NameNode節點一組。

4．3．2選擇目錄

分配完NameNode節點后，須設定每個Nam－eNode節點的目錄，根據市級行政區劃與Name－Node節點映射表設定一級目錄。然后根據一級目錄的編碼，設定二級目錄，二級目錄為對應市及所管轄縣級行政區劃的目錄。在飲水安全工程項目中，所涉及的數據類型分為圖片類型、視頻類型、文本類型等，所以將三級目錄按文件類型進行劃分，即每個二級目錄下對應的三級目錄為pic、video、txt等。

4．3．3分配存儲位置

當用戶要查找某個飲水安全元數據時，系統首先根據待查找元數據的行政區劃編碼，從市級行政區劃與NameNode節點映射表中找到其對應的NameNode節點；然后，主NameNode節點將用戶請求轉發給此NameNode節點，收到轉發的用戶請求的NameNode節點同樣將行政區編碼進行處理，轉化為市級編碼，找到其一級目錄；然后在一級目錄下，根據編碼找到二級目錄，再根據用戶請求的元數據類型，定位到三級目錄，在三級目錄下根據哈希表，找到對應存儲位置并提交給主Name－Node節點，由主NameNode節點返回給用戶。飲水安全元數據檢索結果分為兩種情況，第一種是查找成功，第二種是查找失敗。一次飲水安全元數據成功檢索過程的檢索時間包括主NameNo－de節點并發處理延遲、主NameNode節點找到對應的NameNode節點的時間、轉發用戶請求與普通NameNode節點的通信時間、普通節點執行查找目錄的時間、查找Hash表讀取元數據的時間和返回查找結果給主NameNode的時間。一次失敗的檢索包含兩種情況，一是定位到目錄后，通過BloomFilter過濾后，判定要查找飲水安全工程元數據哈希表不屬于該目錄；二是通過BloomFilter過濾后，判定其屬于該目錄，但是通過查詢Key－Value表，發現匹配錯誤，即上文提到的BloomFilter自身的錯誤率。第一種情況，根據BloomFilter的原理，可知經過k次獨立的哈希函數后，如果得到的位置不是全為1，則返回查找失敗，要查找的元數據請求不在此目錄中，時間復雜度為O（1）。第二種情況是BloomFilter自身的缺陷，但是由于有對應的Key－Value表，即使經過k次哈希操作得到的位置在比特數組中全為1，通過查找對應的鍵值，如果發現元數據名稱不能與之匹配，則返回檢索不成功，時間復雜度也為O（1），在用戶可以接受的范圍內。

5實驗結果

本文通過實驗仿真驗證飲水安全工程元數據模型的元數據分級索引算法在元數據檢索上的性2226ComputerEngineering＆Science計算機工程與科學2014，36（11）能，并與目錄子樹分區算法和哈希算法在檢索成功時間和檢索失敗時間進行對比。第一組實驗，測試三種算法檢索成功的平均檢索時間，其中用戶數為10，請求數為1000，在定位NameNode節點的時間上來說，目錄子樹分區算法能夠根據用戶請求中的類型定位節點，哈希算法是通過特定的Hash函數，算出用戶請求元數據所在的節點。而本文設計的元數據分級索引算法，將市級行政區劃和NameNode節點編號存儲在一張靜態的表中，查找時間與Name－Node節點個數有關，時間復雜度為O（n）。在本文的應用中，至多會有14個NameNode節點，三種算法的定位時間基本相同，在查找NameNode節點的步驟上所用時間可以近似算作相等。定位目錄的時間復雜度，三種算法也相同，可認為是O（1）。在最后一步定位元數據文件存儲位置上，由于BloomFilter查找成功的時間復雜度是O（1），而目錄子樹分區算法和哈希算法沒有考慮定位物理位置，查找目錄下的元數據名稱，時間復雜度為O（n），目錄下的元數據文件越多，查找速度越慢。第二組實驗，測試三種算法檢索失敗的平均檢索時間，其中用戶數為10，請求數為1000，仿若是檢索不在目錄下的文件，BloomFilter將文件名進行Hash運算，可以判定被請求的文件名不在目錄中，時間復雜度為O（1）。而另外兩種算法，則會遍歷目錄中的所有文件，直至遍歷完，找不到所請求的文件，時間復雜度為O（n）。對比三種算法在飲水安全工程元數據檢索上的應用情況，由于元數據分級算法使用了BloomFilter，檢索效率比其它兩種算法效率高，尤其是檢索失敗的檢索請求。

篇（3）

俗話說“巧婦難為無米之炊”，沒有相應的設備不能進行相應的診斷，沒有先進的設備，也不可能開展先進的檢查技術。單純強調“人的因素”不是科學的認識論。有了相應的設備，就必須充分利用，挖掘潛力，這不但要求放射醫務人員不斷提高專業技術水平，也要去掉安于現狀，不思進取的惰性和明哲保身的思想，還應擴大宣傳，加強聯系，取得臨床科室的支持和配合，病人及家屬的理解。放射科有事業心、進取心的專業工作者應積極動腦筋、想辦法，根據本院的實際情況，凡是臨床需要開展而又能夠開展的，都要克服困難，創造條件爭取多開展、完善各種檢查項目，并逐漸開展介入治療業務。促使本科室和醫院整體業務水平的提高，取得好的社會效益和經濟效應。

2素質

2.1思想素質放射專業人員樹立以病人為中心，全心全意為人民服務的思想理念，熱愛本專業，有事業心、責任心和進取精神，不怕挫折、不怕困難，與同事同行具有相容性，能夠互相幫助，互相尊重、互相體諒、合作共事。遵守政策法規和規章制度，講究職業道德，愛護儀器設備。尊重科學，實事求是、一絲不茍，善于取人之長，補己之短，工作認真，精益求精，膽大心細，虛心好學，經常注意知識更新。

2.2業務素質適應現代需要的放射專業人員應具備以下各方面業務素質。與本專業相關的文化基礎知識，如數、理、化等知識；醫學基礎知識，包括解剖、生理、病理、基礎診斷及臨床表現等；專業知識以及與專業相關的知識：X線(CT)診斷，X線(CT)攝影檢查技術，X線防護、X線(CT)機主要構造，計算機操作技術等；外語：掌握一門以上的外語，至少借助詞典能夠筆譯；科研能力：包括選題設計、實驗觀察、統計學處理等各環節的具體操作能力；檢索和利用文獻資料的能力；寫作能力：善于對工作進行總結，及時將有關成果變成能夠進行交流的文字信息；適應工作需要的各種實際操作技能。

3技術

技術和素質相關，但又不是同一概念。技術受環境、設備、素質等諸多因素的制約。既可以分別對個人進行技術評價，也可以按整體對一個科室的技術水平進行綜合評估。技術主要體現在日常實際工作的操作技能。對不同級別的醫院有著不同的技術水平要求，對不同職稱的個人也有其相應的衡量標準。具備符合本人技術職稱的、滿足本單位醫療需要的基本技術則是起碼的要求。應該強調的是，立足本職、面對現實，在本單位和本地區現有條件下，重視常規檢查，抓好常規檢查技術的質量仍然是一個永恒的主題。在此基礎上及時地引進新技術，開展新的檢查和介入治療項目，既可以滿足人民健康的需要，又可以促進醫院、科室整體技術水平的提高。

4管理

如果說醫院設備是放射科的“硬件”，那么管理就是它的“軟件”。近年來我國開始推廣實施的質量保證(QA)和質量控制(QC)主要就含管理這個因素。同樣的設備，同樣的技術素質，管理水平的高低會帶來不同的結果。

4.1組織管理科室人員的配備、調整、充實、各項工作的分工。安排、協調，工作人員的思想素質和思想動態，這些都屬于組織管理范疇，醫院和科室應當給予應有的重視。

4.2責任管理根據不同的工作，制定完善配套的崗位責任制，使每一個工作人員都明確各自的職責以及應該達到的標準，并且采取必要的措施，創造必要的條件，激勵大家搞好工作、盡職盡責。

4.3業務學習管理有計劃地培養年青的專業工作人員、科室人員定期組織業務學習，堅持疑難病例會診、讀片追蹤制度，安排人員到上級醫療單位進修，鼓勵科研和學術空氣的形成，支持專業技術人員參加各種業務學習和學術交流活動。鼓勵學歷更新和能力素質的不斷提高。加強醫學教育、擔負培養進修實習生的工作，安排專人管理。定期授課和測試，既放手讓同學們大膽工作，又要嚴格管理，認真審簽每一份診斷報告單，耐心回答和解釋同學們提出的問題，讓同學們通過1a的實習，順利走上專業工作崗位。

4.4質量管理積極學習，貫徹QA、QC計劃細則，建立上級醫師審片制度。把好照片質量關，特殊檢查應由主治醫師以上人員擔任，避免漏診誤診。

4.5設備管理建立財產登記和設備檔案，制定設備保管、保養、維修制度，嚴守操作規程，實行機器專人負責制。加強對暗室器材、膠片的管理，搞好物質保障，使設備達到正常運轉的最佳狀態。

篇（4）

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2014.02.012

〔中圖分類號〕G250.76；G203 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821（2014）02-0058-04

互聯網技術與信息技術的飛速發展極大地推動了數字圖書館建設，并進一步帶動了電子圖書的迅速發展與廣泛普及，給人們的生活帶來了許多方便[1]。但與此同時，電子圖書以數字信息的形式存在于其創作、編輯、傳播等過程之中，這使得對電子圖書的非法復制、篡改與非法傳播變得更加容易。為促進數字圖書館的健康發展，勢必要加強對電子圖書版權保護的深入研究[2-3]。微軟的電子圖書DRM（Digital Rights Management）系統使用加密技術與許可證策略來實現電子圖書內容保護，允許用戶進行超級分發。Adobe的電子圖書DRM系統主要由Adobe Content Server服務器和Adobe eBook組成。該系統由服務器端加密Adobe PDF文件，將其與圖書封面縮微圖一起封裝為一本電子圖書，并通過設置許可使用規則來限制授權用戶的文件分發。書生公司的SureDRM系統是以安全和加密為基礎的一套電子圖書版權保護整體方案，可為書生公司各種產品包括文檔共享管理系統、數字圖書館系統、公文服務器等提供不同安全級別、不同粒度、不同形式的版權管理機制。方正的Apabi數字版權保護方案采用168位的加密技術生成加密圖書包，利用許可證機制實現數字版權管理和保護，防止電子圖書的非法拷貝和傳播[4-5]。任虎利用USBKEY便攜性和USBKEY的ID惟一性特點，將DES加密技術應用在電子圖書版權保護方面，從而實現對電子圖書版權的保護[6]。以上DRM系統大多擁有一個加密的分布式媒體，而一旦密碼泄漏，系統就失去了對數字媒體的控制。另外，加密媒體不能為用戶提供初步媒體預覽功能。電子圖書版權保護研究引起了眾多研究人員的廣泛關注。章光瓊[7]介紹了電子圖書出版中的相關法律手段與版權保護技術措施，對電子圖書版權保護模式進行了有益的探索。曹潔探討了防火墻技術、訪問控制技術、密碼技術、數字水印技術、DRM技術等電子圖書版權保護措施，指出從技術上實施電子圖書版權保護的可行性與實際意義[8]。徐春在分析國內外電子圖書版權保護方案優缺點的基礎上，提出綜合考慮電子圖書版權保護與用戶方便性的解決方案[9]。張軍亮、朱學芳[10]提出利用數字水印技術進行數字版權保護的思路，但該方案通過嵌入不可見水印以實現版權保護與隱秘通信，不能同時實現多用戶分級共享與版權保護。為較好地權衡數字圖書館應用中電子圖像版權保護與用戶預覽之間的矛盾，提出面向電子圖書的可逆可見水印方案，促進數字圖書館中電子圖書的安全流通。

1 電子圖書可逆可見水印方案數字圖書館中電子圖書均可轉換為數字圖像的形式而存在，為保障電子圖書安全流通，在充分考慮到數字文檔圖像視覺特性的基礎上，提出電子圖書可逆可見水印方案。該方案主要由可見水印嵌入、可見水印去除兩部分構成，方案基本流程如圖1所示。

將該方案應用于電子圖書內容保護與流通系統，可完成用戶預覽、訪問安全性、授權用戶高清瀏覽、用戶違反追蹤等主要功能。用戶預覽：方案通過在電子圖書嵌入可見水印來宣示版權，允許用戶瀏覽含可見水印的電子圖書，圖5 恢復文檔（正確密鑰）

圖6 恢復文檔（錯誤密鑰）

從而保證了普通用戶對電子圖書的初步預覽需求。訪問安全性：沒有正確密鑰的非授權用戶不能有效去除電子圖書中可見水印，從而在實現用戶預覽的同時有效阻止了非授權用戶對原始電子圖書的訪問請求，確保了對電子圖書訪問的安全性。授權用戶高清訪問：擁有正確密鑰的授權用戶提出原始電子圖書訪問請求時，可使用密鑰有效去除可見水印而無損恢復原始電子圖書，從而使得授權用戶可訪問高清電子圖書。用戶追蹤：若在現有方案基礎上，利用無損數據隱藏技術在電子圖書中嵌入用戶數字指紋，則可經由指紋判決策略來識別用戶非法傳播行為，追蹤授權用戶違法行為。

3 結 論在充分考慮電子圖書視覺特性的基礎上，提出一種新的文檔圖像可逆可見水印方案。該方案生成的隱秘電子圖書具有較好的視覺質量和較高的水印可見性。將該方案應用于數字圖書館中電子圖書內容保護與安全流通，可完成用戶預覽、訪問安全性、授權用戶高清瀏覽、用戶違反追蹤等主要功能。方案較好權衡了用戶瀏覽與電子圖書版權保護之間的矛盾，可較好地應用于網絡環境電子圖書流通實踐之中。

參考文獻

[1]高虹.論電子圖書的現狀及未來[J].文學教育，2013，（1）：76-77.

[2]頡艷萍.電子圖書的版權困境及解決思路[J].圖書館工作與研究，2013，（3）：36-39.

[3]陳一梅.美國公共圖書館面臨的電子圖書爭議及其對策[J].圖書館建設，2012，（12）：29-31，35.

[4]曾婷，張成星，肖燕.電子圖書數字權限管理系統比較研究[J].圖書館雜志，2004，23（8）：55-60.

[5]李靜.論個人數字圖書館的相關版權保護[J].圖書館學研究，2010，（5）：98-101.

[6]任虎.基于USB KEY的電子圖書版權保護技術研究與開發[D].沈陽：北方工業大學碩士論文，2010.

[7]章光瓊.電子圖書出版模式及其版權保護探析[J].出版科學，2012，20（6）：89-91.

[8]曹潔.淺談電子圖書的版權保護[J].中國編輯，2007，（4）：56-58.

[9]徐春.電子圖書版權保護技術研究[D].南京：南京農業大學碩士論文，2011.

篇（5）

中圖分類號：TP309

1 數字水印技術研究的意義

由于科學技術的發展，很多的數字化產品易于加工，非法的復制和拷貝也比較容易，這樣嚴重損壞了數字產品的完整性以及數字產品作者的版權。為了解決這一問題，因而提出了數字水印技術。

數字水印技術，從1993年Caronni正式提出數字水印到現在，無論國內還是國外對數字水印的研究都引起了人們的關注。在國外方面，由于有大公司的介入和美國軍方及財政部的支持，雖然在數字水印方面的研究剛起步不久，但該技術研究的發展速度非常快。1998年以來，《IEEE圖像處理》、《IEEE會報》、《IEEE通信選題》、《IEEE消費電子學》等許多國際重要期刊都組織了數字水印的技術專刊或專題新聞報道，SPIE和IEEE的一些重要國際會議也開辟了相關的專題。IBM公司、日立公司、NEC公司、Pioneer電子公司和Sony公司等五家公司還宣布聯合研究基于信息隱藏的電子水印。國內方面，我國的數字水印技術，也已經取得了一定的研究成果，而且從學術領域的研究成果來看，我國的研究與世界水平相差的并不遠，并且有自己的獨特研究思路。

數字水印的主要用途可以分為以下幾類：（1）版權標識水印。數字水印將各種信息放在各種需要保護的數字產品中，即使經過噪聲干擾、濾波、剪切、壓縮、旋轉等攻擊，水印仍可以繼續存在。例如Adobe公司在其著名的PS軟件Corel Draw圖像處理軟件中集成了Digimarc公司的數字水印插件。（2）篡改提示水印。檢測數字產品是否被修改、偽造等的處理的過程。（3）隱蔽標識水印。在一些數字產品中，可以將數字水印嵌入作一些隱式注釋。（4）票據防偽水印。隨著現代各種先進輸出設備的發展，使得各種票據的偽造變得更加容易，數字水印技術可以增加偽造的難度。因此，研究數字技術非常有必要性。

2 基于DCT數字圖像水印技術的研究

2.1 數字水印的概念

數字水印技術是指用信號處理的方法在多媒體數據中嵌入某些能證明版權歸屬或跟蹤侵權行為的隱蔽的信息，這些信息通常是不可見的，不容易被人的知覺系統覺察或注意到，這些隱藏在多媒體內容中的信息只有通過專用的監測器或閱讀器才能提取。通過這些隱藏在多媒體內容中的信息，可以達到確認內容創建者，購買者或判斷內容是否真實完整的目的。水印系統所隱藏的信息總是與被保護的數字對象或它的所有者有關。

2.2 DCT數字圖像水印的基本理論

其中圖像二維DCT變換（M取8或16）有許多優點：

圖像信號經過變換后，變換系數幾乎不相關，經過反變換重構圖像信道誤差和量化誤差將像隨機噪聲一樣分散到塊中的各個像素中去，不會造成誤差累積，并且變換能將數據塊中的能量壓縮到為數不多的部分低頻系數中去（即DCT矩陣的左上角）。對于給定圖像f（m，n）存在兩種DCT變換方法：一種是把圖像f（m，n）看成一個二維矩陣直接對其進行DCT變換，然后嵌入水印，Cox[3]采用此種方法；另一種方法是與JPEG壓縮標準相統一，先把圖像分成8*8的不同小塊，再分別對每一塊進行DCT變換，進而嵌入水印，本文采用后一種方法嵌入水印。

一般數字水印應具有如下的特征：無論經過怎樣復雜的操作處理，通過水印算法仍能檢測到數字水印作品中的水印能力。即所謂的穩健性；通過水印算法，嵌入水印后不能最終導致圖像的質量在視覺上發生明顯變化，即視覺的不可感知性；通過數字水印算法能夠抵御非授權人的攻擊，同時檢測可以檢測到水印的概率，具有較高的安全性及有效性。

3 基于DCT的數字圖像水印算法系統的設計與實現

3.1 MATLAB軟件的介紹

MATLAB是目前最強大的編程工具之一，本文將利用MATLAB7.0軟件進行基于DCT的數字水印算法的系統的設計和實現。

MATLAB語言簡潔緊湊，庫函數豐富，程序書寫形式自由，運算符豐富，使用方便靈活。MATLAB具有結構化的面向對象編程的特性，可移植性好，且具有較強的圖形編輯界面和功能強大的工具箱。同時，MATLAB中的源程序具有開放性，可以通過對其的修改使其變成新的程序。不足之處是，MATLAB的程序執行速度較慢。利用MATLAB研究數字水印技術集成了DCT等函數，方便了研究人員編寫源程序，易實現。使用了MATLAB中很多的工具箱。

3.2 基于DCT的數字圖像水印算法系統的設計與實現

3.2.1 需求分析

離散余弦變換（Discrete Cosine Transform）簡稱DCT，基于DCT域的數字水印算法，可以分為兩大類，一類是直接對整幅圖像進行DCT整體計算，然后嵌入水印。另一類是先將整幅圖像分成塊，對每一塊分別進行DCT計算，最后再嵌入水印。由于分塊DCT計算速度比整體DCT計算速度快得多，因此目前DCT域的水印方法大多數是采用的分塊DCT方法。

基于DCT的數字圖像水印算法系統的設計與實現，可以提供用戶一個良好的交互手段，用戶可以利用本系統進行水印的嵌入、提取、攻擊等，本系統的可交互的，可視化的特點為用戶研究基于DCT的數字圖像水印算法提供了方便。

3.2.2 系統功能模塊設計

（1）水印生成。通常是通過偽隨機數發生器或混沌系統來產生水印信號，通常需要對水印進行預處理來適應水印嵌入算法。

（2）水印嵌入。水印嵌入的準則常用的有三種，分別為加法準則、乘法準則、加法乘法混合準則，混合準則近年來引起了人們的廣泛關注。

（3）水印提取。指水印被提取出來的過程。

（4）水印檢測。水印檢測是指判斷數字產品中是否存在水印的過程。

3.2.3 系統實現

一個完整水印系統的設計通常包括水印的生成、嵌入、提取和檢測四個部分。

通過選取實驗圖片，點擊導入圖片，然后進行水印的嵌入，再對嵌入水印的圖片進行高斯噪聲、濾波、剪切、旋轉等攻擊實驗后，可以繼續提取水印，進行水印信號的檢測。

（1）嵌入水印的過程。論文采用的是分塊DCT算法，水印嵌入步驟如下：

1）將灰度宿主圖像分成互不覆蓋的8×8的塊，然后對每一塊都進行DCT變換，得到與宿主圖像相同尺寸的DCT域；

2）我們用密鑰生成長度為NW的Gaussian白噪聲作為水印信號：W～N（0，1）；

3）將每個8×8的DCT系數矩陣從每一塊的中頻段取出（（64×Nw）/（M×N））個系數CK（i，j），k=1，2，…Bnum；

4）根據公式W′=W（1+alfa*mark）嵌入水印，其中alfa為尺度因子，mark為水印信息，W為原圖象的分塊DCT系數。

5）用得到的新的DCT系數對原來位置的DCT系數進行置換。

6）對新的DCT系數矩陣進行DCT反變換，得到了嵌入水印信號后的圖像。

4 結束語

本論文是在應用了MATLAB7.0軟件，設計和實現了完整的數字圖像水印處理系統，包括水印的嵌入、提取與驗證過程。所提出的方案均在該系統中進行了驗證。

數字水印技術的發展時間雖然不長，但其在版權保護、內容的完整性以及認證方面都做出了一定的貢獻。未來，數字水印在知識產權的保護、內容認證等方面會有一個更好的應用前景。我們應該抓住信息時代對于數字版權保護的迫切需求，開發出自己的水印產品。

參考文獻：

[1]孫銳，孫洪，姚天任.多媒體水印技術的研究進展與應用[J].系統工程與電子技術，2003，25（6）：772-776.

[2]王丙錫，陳琦，鄧峰森.數字水印技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2003.

[3]余成波，楊菁，楊如民，周登義.數字信號處理及MATLAB實現[M].北京：清華大學出版社，2005.

[4]王家文，李仰軍.MATLAB7.0圖形圖像處理[M].北京：國防工業出版社，2006.

[5]張問銀，梁永全.基于DCT的一種數字圖像水印策略[J].山東：山東科技大學學報，2002.

[6]肖力.一種基于DCT域的數字水印的實現[J].鄂州大學學報，2005.

[7]Rafael C.Gonzalez，Richad E.Woods.阮秋琦，阮宇智譯.數字圖像處理[M].北京：電子工業出版社，2003.

[8]耿永軍，朱雪芹.基于離散余弦變換的數字水印算法[J].鄭州大學學報，2005.

篇（6）

一、前言

數字水印作為信息隱藏的一項重要技術，已廣泛應用于信息安全的多個領域之中。離散余弦變換（DCT）作為一種傳統的算法，是數字圖像處理和信號處理的一種正交變換，具有壓縮比高、誤碼率等優點，將其應用于數字水印算法實現水印的前如何提取十分有效。

二、基于離散余弦變換的數字水印算法

從數字水印的不可見性出發，基于DCT域數字水印算法應將水印信息嵌入到原始圖像的低頻部分，但這樣得到的水印圖像無法抵御如JPGE壓縮等有損壓縮的攻擊；如果從數字水印的魯棒性角度出發，應將水印嵌入到原始圖像的高頻部分，但這樣得到的水印圖像與原始圖像在視覺上會有明顯的差別[2]。這里提出的基于離散余弦變換的數字水印算法，主要是將水印嵌入到圖像DCT頻域的DC分量上，因為這是對人類視覺感受比較重要的部分。算法在保證數字水印魯棒性的前提下，考慮圖像的HVS特性和自身特點，使數字水印的強度自適應于原始圖像，進而保證了數字水印的不可見性。

基于DCT的數字水印算法是先將原始圖像分割成8x8的塊，依據HVS特性對塊進行分類后，再對所有的塊進行DCT變換。在DCT域中，根據各塊的分類結果，將不同強度的水印分量嵌入到相應塊的DCT系數當中。原始圖像的分塊示意圖如圖1所示，每個8x8塊的DCT系數都按照的順序進行排列。圖像左上角的第一個系數為直流系數用DC表示，接下來排列的是低頻系數，并且隨著排列序號的越大對應的頻率越高，圖像右下角對應的是最高頻率的系數。因此不難看出，DCT變換可以按照能量的大小將圖像的頻譜系數進行區分，這更有利于進行相應的頻譜操作[3]。

三、基于離散余弦變換的數字水印算法的實現步驟

采用的水印信息是一幅64×64的二值圖像，原始圖像是512×512的lena圖像。基于離散余弦變換的數字水印的嵌入算法具體步驟如下：Step1：讀入并顯示原始圖像和水印圖像；Step2：將原始圖像分割成8×8的塊，用坐標將需要隱藏的圖像表示出來，并對每一塊圖像進行DCT變換；Step3：嵌入水印圖像，如果水印圖像值為1，則取，如果水印圖像值為0，則取（其中為隨機矩陣）；Step4：將水印信息嵌入原始圖像的所有塊中，并對嵌入后的圖像進行IDCT變換；tep5；顯示嵌入水印后的圖像。

基于離散余弦變換的數字水印提取算法是水印嵌入算法的逆過程，具體步驟如下：Step1：讀出嵌入水印后的圖像。Step2：將讀入的圖像分成8×8的塊，并對每一塊圖像進行DCT變換；Step3：讀出嵌入水印圖像時和的信息，即嵌入的水印圖像信息；Step4：讀出并顯示提取出的水印圖像。

四、水印嵌入提取實驗結果

采用的原始圖像是256×256的lena圖像如圖2，水印信息是一幅32×32的二值圖像如圖3。

經DCT變換后生成嵌入水印圖像，圖4為嵌入水印后的圖像，根據人的視覺特性，可以觀察出水印嵌入之后對原始圖像在視覺上變化甚微。具有良好的透明性。水印的提取和嵌入是相反的過程。圖5為提取后的水印圖像與原水印圖像的比較。

五、結論

數字圖像水印技術的核心是將數字水印信息嵌入到圖像中，同時保證所加水印的不可見性。通過對基于DCT變換數字水印算法的研究實驗發現，算法嵌入后的水印圖像具有很好隱蔽性，并可以順利的提取水印，提取出的水印與原水印相似度很高。

參考文獻

篇（7）

為了保護數字圖像,已經提出了三種水印:魯棒水印、脆弱水印和半脆弱水印。魯棒水印是很難從數字圖像內容中移除的,這些水印有抵擋故意性或偶然性的失真(如壓縮、縮放、拼貼、濾波、A/D 或 D/A 的轉換等等)的能力。由于這些特征,這種方法被用在版權保護的應用中。脆弱水印是很容易被針對嵌入水印后的圖像內容的篡改和修改破壞掉的,若從含水印的內容中檢測不到水印就表示數據已經被篡改了,因此這種方法可以被用在數據認證的應用中。半脆弱水印通常可以抵擋住故意性或偶然性的失真,而在遇到惡意攻擊時會被破壞掉,因此可以用半脆弱水印來實現圖像的魯棒性認證和鑒定。在載體是圖像的情況下,當使用的水印是魯棒性水印時,我們最為關注的是圖像的安全性和機密性,但在使用脆弱水印時,我們將不再關注水印的魯棒性而是在意圖像中細微改變的檢測和定位。作為醫生診斷病情的重要依據,醫學圖像(CT 圖像、核磁共振圖像等)對圖像質量的要求特別嚴格,在將數字水印技術應用到醫學圖像中時,作為有效保護醫療信息系統安全的手段,我們需要對其提出更多的要求。如何利用數字水印技術解決醫學圖像因網絡傳輸而出現的篡改、竊取等問題,已經成為未來醫療系統發展過程中迫切需要解決的重要問題之一。

1.2 國內外研究的現狀

1.2.1 數字水印技術研究現狀

隨著多媒體技術的發展,解決其信息安全的技術成為了學術界的研究熱點,目前,數字水印技術就是其中之一。在數字水印技術被 Tirkel 等人于 1993 年提出后,因為其橫跨多個學科領域的學術特點及在經濟、信息安全方面的重要性,在相關組織的積極參與和投資下,數字水印技術迅速發展并出現了多項該方面的專利技術。這些機構包括美國的洛斯阿莫斯實驗室、歐洲的電信聯盟、德國的國際信息技術研究中心、微軟公司的劍橋研究院、IBM 公司的 Watson研究中心、朗訊公司的貝爾實驗室等。與此同時,國際上先后發表了很多關于數字水印的學術文章,在一些重要的國際會議和學術期刊(IEEE、SPIE、Signal Processing 等)上都設立了關于數字水印的技術專刊或專題報道。1996 年,在劍橋牛頓研究所召開了第一屆國家信息隱藏學術討論會,數字水印技術在其第三屆研討會上成為了大家討論研究的重點,關于數字水印技術研究的文章占到了文章總數的一半以上。1998 年,國際圖像處理大會專門為數字水印做了專題討論。第一款商用數字圖像方面的水印軟件由美國的 Digimarc 公司推出,之后出現的 Photoshop 和Corel Draw 圖像處理軟件都將其集成在內。

第二章 數字水印技術原理

數字水印技術就是指將秘密信息嵌入進作為載體對象的多媒體作品中,其中的載體對象可以是圖像、音頻等不同形式,嵌入的水印可以為數字產品提供版權歸屬信息或產品是否真實的證明。數字水印的嵌入不會影響原產品的使用價值,且不易為人的感知系統(視覺、聽覺等)所察覺。其中的秘密信息就是水印信息,它可以是有實際意義的信息,如用戶序列號、版權標志等信息,但需要通過適當變換才可以嵌入到數字產品中,它也可以是無實際意義的二值序列,可以直接作為待嵌入水印信息。水印的數據形式有多種,常見的是一維和二維,也可以是更高的維數,而具體的維數要由載體對象來確定,比如音頻可以嵌入一維的水印,靜止圖像可以嵌入二維的水印,而動態圖像可以嵌入的水印則可以是三維的。

2.1 數字水印概述

篇（8）

1 方案描述

作為能證明著作者版權信息的水印可以是有意義的字符，可以是一串偽隨機序列，也可以是比較直觀的圖像，因為圖像信息在沒有受到嚴重損壞的情況下一般還能夠辨認出來，故本次設計選用的是含數據量較小，但又不失一般性的二值圖像作為水印來處理與隱藏。

1.1 可視密碼術對水印的處理

為提高水印的抗攻擊能力，用改進的(4，4)可視密碼術對水印進行處理。如圖1所示，c01~c03用于加密白色像素點，c10~c13用于加密黑色像素點。它們具有以下屬性：任何一個單一的子密鑰塊包括5個黑子像素；c01~c03里的任意兩個子密鑰塊的疊加包括7個黑子像素，任意3個和4個子密鑰塊的疊加包括8個黑子像素。c10~c13里的任意兩個子密鑰塊的疊加包括7個黑子像素，任意3個子密鑰塊的疊加包括8個黑子像素，4個子密鑰塊的疊加包括9個黑子像素。可以看出，當子密鑰塊數目少于4的時候，黑子像素和白子像素是無法區分的。只有當4個子密鑰塊都疊加到一起的時候，視覺上才能區分黑(全黑)和白(8/9黑)。

圖1 (4，4)可視密碼術

1.2 水印的降維處理

假設w是m1×m2的二值圖像，它可表示為：



w={w(i,j),0≤i<m1,0≤j<m2} <br="">



式中w(i,j)∈{0,1}，為了將二維的二值圖像嵌入到一維的數字音頻信號中，將其進行降維處理，將二維圖像變為一維序列：



v={v(k)=w(i,j),0≤i<m1, <br="">

式中se={s(n),0≤n<(m1m2+3p)l}是與水印嵌入相關的部分(m1，m2是水印圖像像素的寬度與高度，p是同步碼的周期長度，并且在水印序列中插入了3個同步碼序列，l是音頻分段的長度)，sr={s(n),(m1m2+3p)l≤n<n}是與水印嵌入無關的部分，它在水印嵌入前后保持不變。在嵌入水印時必須要求音頻數據的長度n≥(m1m2+3p)l－1。 <br="">

把用于嵌入水印的se分成m1m2+3p個長度為l的數據段，即:



se={se(k)},0≤k<(m1m2+3p)}



式中se(k)表示第k個音頻數據段。

1.4 分段dwt變換并嵌入水印

分段完成之后，需要對每一個數據分段se(k)作h層的dwt變換。

(1) 對每一音頻數據段se(k)分別作h層離散小波變換。



de=dwt(se)={de(k)=dwt(se(k)),

k=o(j),0≤j<m1m2+3p} <br="">



式中de(k)={de(k)(t),0≤t<l}， <br="" de(k)(t)是第k個音頻段se(k)的離散小波變換de(k)中的第t個系數。="">

(2) 在離散小波變換域內確定水印的嵌入區域。

音頻段se(k)進行小波變換的結果de(k)中包含一組近似分量d0e(k)和h組細節分量d1e(k),d2e(k),…,dhe(k)，即:



de(k)=d0e(k)⊕d1e(k)⊕d2e(k)⊕…⊕dhe(k)



為了提高水印系統的魯棒性，本方案選取小波系數的近似分量d0e(k)作為水印的嵌入區域，并且每個音頻分段的d0e(k)只重復嵌入一個水印比特信息，重復次數為time，重復嵌入的次數最大timemax=l/2h。

(3) 修改小波系數采用量化系數方法。

(4) 小波反變換，重建音頻信號

前面的過程完成了水印數據嵌入到小波域，然后需要把每個分段數據修改后的小波結果進行反變換復原成音頻信號，并且把分段連在一起構成嵌入水印信息的音頻

s′e和與水印嵌入無關的sr組合成完整的目標音頻信號。

1.5 水印的檢測

水印檢測是水印嵌入的逆過程。

(1) 首先把待檢測音頻數據相應地分成兩部分，即嵌入有水印的部分s′e和與嵌入無關的部分sr。

(2) 把s′e進行與嵌入時相同的分段處理，即相同的分段起始位置和相同的分段長度l。然后把每一段分段數據s′e(k)(k表示第k段)進行h層的dwt變換得到小波變換系數d′e(k)={

d′e

(k)(t),0≤t<l}， <br="">

d′e(k)(t)是第k個音頻段s′e(k)的離散小波變換d′e(k)中的第t個系數。

(3) 尋找水印嵌入的位置提取水印。在嵌入時本文選擇的是在小波系數的近似分量(低頻分量)中嵌入的，因此提取時也是通過檢測近似分量提取水印比特。設檢測出的水印比特為v

轉貼于

(4) 根據多少判定的方法決定某個音頻段嵌入的水印比特。初始化計數值num=0,依次檢測time個v′s(k)(t)，如果v′s(k)(t)=1，就將計數值num自增1(即num+ +)。檢測完一個數據分段中提取的

v′s

(k)(t)，如果num>time/2，那么本段嵌入的二值數據v′s(k)=1；否則如果num

(5) 對一維的水印數據進行升維處理，變換成二維圖像數據，并且在界面里顯示出來。

2 水印系統實驗仿真

以前面給出的(4，4)加密方案構造水印，設要隱藏的明文信息是“吉”字，由仿真程序生成的子密鑰圖片如圖2所示。

圖2 (4，4)加密方案生成的子密鑰圖片

將子密鑰key4作為水印嵌入到上述音頻信息中，提取出的子密鑰圖像如圖3所示，將提取的子密鑰圖像與其余3幅子密鑰圖像進行疊加，最終恢復出的代表版權信息的水印圖像如圖4所示。

圖3 提取的子密鑰圖像

圖4 用提取的子密鑰恢復的水印

圖5 三幅子密鑰疊加結果

圖5是提取子密鑰圖像和其余兩幅子密鑰圖像的疊

加結果，從圖5可以看出，單幅子密鑰和少于4幅子密鑰的[cm)]

篇（9）

本文所研究的視頻水印處理算法為一種基于塊分類的自適應視頻水印處理算法。算法同時考慮幀內和幀間的信息，根據運動信息和區域復雜度對原始視頻的圖像塊進行分類。在幀內，對8×8的圖像塊按其是否包含細節信息（邊緣或紋理）來進行分類；同時考慮人眼對于靜止物體和運動物體不同的視覺特性，在相鄰幀間進行運動檢測，將圖像塊分為慢速運動區域和快速運動區域兩類。通過這兩層檢測機制，選擇既包含細節信息、又屬于快速運動區域的圖像塊來嵌入水印，這樣使得水印嵌入的位置自適應于人類視覺系統和視頻信號的特性。此外，該算法克服了大多數自適應水印處理算法不能夠實現盲提取的特點，而且水印檢測及提取過程中不需要參考其他附加同步信號。仿真實驗驗證了算法的有效性。

本文將就如何在TMS320DM643x DSP芯片上實現基于塊分類的自適應視頻水印算法給出具體的編程實現方案，包括設計內容，算法實現框架和流程，DSP編程實現技術，TMS320DM643x EDMA在算法實現中的應用，視頻采集、DCT變換、水印嵌入等模塊編程實現，仿真測試等實現方案。

1.算法的主要內容

經過分析，在TMS320DM643x DSP芯片上實現基于塊分類的自適應視頻水印算法，主要設計內容包括：

（1） 在基于TMS320DM643x的硬件平臺上完成視頻的實時采集；

（2） 對采集到的視頻圖像進行8*8圖像分塊切割；

（3） 對每一個8*8圖像塊進行快速DCT變換；

（4） 根據公式（2-1）對幀內圖像塊進行檢測，獲得高細節區域圖像塊集合S1；

（5） 根據公式（2-2）對幀間圖像進行檢測，獲得快速運動區域圖像塊集合S2；

（6） 取集合S1和S2和交集，獲得自適應的水印嵌入區域圖像塊集合；

（7） 生成視頻水印；

（8） 嵌入視頻水印；

（9） 將嵌有水印的視頻在硬件平臺上顯示輸出。

（10） 為提供仿真演示，算法還提供以下功能：

（11） 上位機通過JTAG接口傳輸視頻水印到系統中；

（12） 根據上位機發出的請求，進行水印檢測；

（13） 根據上位機發出的請求，進行水印提取；

（14） 從系統中獲得視頻圖像及從中提取出的水印。

2.基于塊分類自適應視頻水印算法的程序框架與流程

本算法的實現采用如圖1所示的系統框架結構。圖中虛線框所包括的部分為算法的軟件實現部分，包括：視頻采集模塊、視頻采集驅動程序、視頻顯示模塊、視頻顯示驅動程序、視頻水印實時嵌入模塊和視頻水印檢測與提取模塊。圖中EDMA、DDR RAM和JTAG為硬件平臺所提供的基礎環境。其中EDMA為算法工作時實現數據傳輸的關鍵通道，視頻采集所獲得的視頻圖像、用于顯示的視頻圖像、水印嵌入與檢測時所需獲取的視頻圖像等數據都依賴于EDMA實現CPU與DDR RAM之間的高速數據傳輸。上位機可通過JTAG仿真器接口完成待嵌入水印/檢測和提取到的水印與DSP之間的傳輸。

圖1  水印系統軟件模塊結構圖

TI公司針對TMS320DM643x平臺提供了一個簡單的DSP/BIOS實時操作系統環境。在該操作系統環境中，我們可以編寫mini-Driver驅動程序來完成對視頻采集/視頻顯示設備的控制，并按DSP/BIOS約定使用其FVID視頻設備標準設備驅動接口進行編程。因此，視頻采集模塊、視頻顯示模塊的實現相對比較簡單，只需按FVID驅動接口調用相關的FVID函數及設置配置參數即可。有關視頻采集和顯示的重點和難點在于TVP5150采集芯片和SAA7105顯示芯片的mini-Driver驅動程序編寫。

在"幀間運動檢測"模塊中，按公式(2-2)，將本次DCT變換后每一圖像塊的直流系數與所緩存的前一幀圖像DCT變換結果（"前一幀DCT變換緩存"模塊功能）的對應位置圖像塊的直流系統相減取絕對值，如果絕對值大于閾值Tm，則將該圖像塊的位置編號(i,j)記錄下來，存儲為集合S2。

"幀間運動檢測"模塊檢測結束后，將本次DCT變換的結果將由"前一幀DCT變換緩存"模塊進行緩存。

"計算水印嵌入區域"模塊計算集合S1與S2的交集，確定水印的嵌入位置。

"水印獲取"模塊通過DSP/BIOS RTDX模塊，利用JTAG接口從上位機獲得待嵌入的水印信息。通常來講，水印獲取工作僅需在第一次嵌入水印時執行，后續的嵌入操作可直接利用緩存的水印信息。

"水印生成"模塊將水印信息轉換為二值水印、變換為雙極性形式。當要嵌入水印的大小大于8*8時，則將水印分割為若干8*8的子塊。根據預先設定的密鑰，將水印置亂。

"位平面水印嵌入"模塊將生成的加密后的水印與計算出的水印嵌入區域，按位平面替換算法將水印嵌入到視頻圖像中。

如果檢測出圖像含有水印信息，則包含水印信息的結果信息可交由"水印檢測結果輸出"模塊進行輸出（告知圖像中含有水印）。

檢測出水印信息后，"水印提取算法"模塊按"加權綜合法"進行提取。

"水印解密與恢復"模塊將提取出的水印信息依"水印生成密鑰"進行解密，還原水印二值圖像，并通過"提取水印輸出"模塊將水印圖像輸出到特定位置。

3算法在TMS320DM643x芯片上的編程實現技術

TI公司為其所生產的DSP系列芯片提供了Code Compose Studio（CCS）集成開發環境。該集成開發環境包含對不同系列的DSP芯片編程所需C/C++編譯器、匯編程序、鏈接程序、配置工具和實時調試工具。本算法的編程采用了CCS 2.2版本，該版本的集成開發環境對TMS320DM643x提供了良好的支持。

CCS 2.2集成開發環境下，對DSP的編程可采用C/C++高級語言，也可使用匯編語言，或二者混合。C/C++編程語言簡單方便，但編程時無法針對TMS320DM643x芯片的指令并發執行和指令流水線特點進行人為指定和優化，因此，使用C/C++編程對程序的指令執行性能優化完全依賴于編譯器的自動優化功能。匯編語言則完全可由編程者自行安排指令的執行順序、并發執行時所分配的執行單元等，因此，編寫良好的匯編程序將高效地發揮DM643x芯片的指令并發和流水執行效率，提升程序的性能。然而，要有效地編寫匯編程序，需要深入了解DSP芯片的硬件細節，程序的編寫復雜且效率較低。

本文首先闡述了視頻水印技術，以及基于塊分類的自適應視頻水印處理算法的主要內容，和設計思路，通過分析得出基于塊分類 自適應視頻水印算法的程序框架與流程，隨即簡要介紹了算法在TMS320DM643x芯片上的編程實現技術，對基于塊分類的自適應視頻水印處理算法在DM643X上的實現提出了一個良好的模型，并對后期的編程和實現起指導作用。

參考文獻：

篇（10）

中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)17-21511-03

1 引言

隨著數字技術和互聯網技術的不斷發展，各種數字作品在網絡上的應用越來越多，數字產品盜版和篡改問題也越來越嚴重。因此，數字作品版權保護也越來越得到人們的重視。數字水印作為數字作品版權保護的有效辦法，也受到越來越多的重視和應用。所謂數字水印就是將某種識別信息嵌入到數字作品中，使得這種識別信息可以作為數字作品持有者對其所有權的一種憑證。到目前為止已經出現了許許多多的水印算法，總體上可以分為時空域和頻域兩種。空間域方法是指通過直接改變像素的亮度或彩色光帶或在這兩者之上疊加一個調制信號的方式嵌入水印信號。變換域數字水印方法是指將水印嵌入到多媒體數據的變換域上。常見的變換域方法有DCT，DFT和DWT。

在圖象壓縮領域，人們通過研究小波系數跟HVS(人類視覺系統)的關系來提高壓縮效果。近些年許多基于小波域的水印算法都采用了這種技術。Lewis和Knowles在文獻[3]中采用對小波系數進行量化的方法實現圖象的壓縮，其中的量化數組根據人眼對噪音的敏感度自適應地得到，由此建立了小波系數的視覺模型。

Barin等在文獻[4]中對這種視覺模型進行了改進，并將其應用到數字水印的嵌入過程。對原始圖象進行4級小波分解，然后根據視覺模型對每一級小波的中、高頻部分系數進行了修改來嵌入水印。通過對含水印的圖象分析，結果顯示水印隱藏在圖象的紋理比較多、亮度比較暗的地方，還有圖象的邊緣地區。Barni 視覺掩蔽模型是從亮度、紋理和小波特性等多方面對每個像素點計算視覺掩蔽強度，考慮因素比較全面，但計算量大，計算效率低。

黃達人、劉九芬和黃繼武在文獻[5]提出了另一種小波域水印算法。對原始圖象進行了3級小波分解后，將3級小波分解后的原始圖象的所有小波子帶分割成大小相等互不重疊的子塊且大小與水印的大小相同。將小波塊分為兩類:(1)具有較弱紋理(2)具有較強紋理。不同的類嵌入的強度不同。但水印的圖象JPEG壓縮后，失真比較明顯。

本文算法將水印分成兩半，分別嵌入到3級子帶和2級子帶中。將2、3級子帶分塊且大小和水印的大小相同。對小波子塊做更細的分類，不同的類嵌入強度不同。水印在嵌入前進行DCT變換。這樣做是為了更好的保證水印的不可見性

2 水印的嵌入和提取

2.1 水印的嵌入

Step1：宿主圖象O 做3次小波變換得到不同分辨率的細節子圖Chi、CVi、CDi（i=1,2,3）和一個逼近子圖CA3；

Step2：Chi、CVi、CDi（i=2，3 ）和CA3;劃分小波子塊且大小和水印相同；

Step3：計算每塊小波子塊的最合適的嵌入強度；

（1）考慮HVS特性對小波子塊的敏感性。

設任一小波子塊為Wk對Wk進行亮度劃分時，將Wk分成亮和暗兩類設整個圖像的小波系數均值為 mean ，Wk的小波系數均值為meanwk。meanwk≥ mean ，then Wk為亮子塊，else Wk為暗子塊。在對紋理劃分若滿足

max(Wk)-mean(Wk) ≤JND(Wk)

max(Wk)-mean(Wk) ≥JND(Wk) （1）

則我們就說Wk為均勻子塊,否則為非均勻子塊.其中JND(wk)=a*mean(Wk),mean(Wk)表示Wk的平均數值,a為常數.

最后，對非平滑塊進行劃分，方法見文獻[5]。至此,小波子塊按分為亮度分為暗和亮兩類,按紋理被劃分為綜上所述3類，可將所有的中.低頻小波子塊劃分為s1,s2,s3三類, 對不同類的小波子塊，設它對噪聲的掩蓋因子為ρsi

（2）考慮小波子帶對噪聲的敏感性。

對圖像進行小波變換后，人眼對不同方向不同層次的中高頻子圖像中的噪聲比較不敏感，特別是對45度方向高頻子圖像中的噪聲更不敏感（如CH子帶）。本文取文獻[4]的模型。設不同層l(l=2、3)小波子帶對噪聲的掩蓋因子記為Sl.o

Step4：對每塊小波子塊都按(6)式嵌入整個的水印信號Wd 。嵌入公式為:

Fkk(x,y)=Fk(x,y)+β.νWd(x,y)（4）

其中β為大小可變的比例因子, ν=ρsi*Sl.o自適應系數

Step5：對嵌入水印后的小波子塊進行IDWT得到嵌入水印后的圖象Y

2.2 水印的提取

水印提取實際上是水印嵌入的逆過程, 需要用到原始圖像, 通過對原始圖像和嵌入水印后的圖像同時進行小波變換, 計算出3、2層每個小波子帶、小波子塊的嵌入數值, 逆運算求出嵌入的水印信號。把在每個小波子帶、小波子塊得到嵌入的水印信號進行平均,得到嵌入的置亂后的確認水印Wd1和Wd2最后,對Wd進行調解.對提取出的水印信號Wd進行反置亂.得到恢復的水印信號,記為Wd*。

3 實驗結果和分析

對水印的可感知性進行評估可以通過主觀測試或者質量度量來衡量。主觀測試對最終的質量評價有一定的使用價值，但研究和開況并不實用。

在這種情況下，量化失真的度量也就更加有效，并且也使不同的方法間的比較也趨向于合理，因為結果不依賴于主觀評定。一般采用的度量標準是峰值信噪比(PSNR).

在常用的視頻序列和商用圖象的應用中，取K=8，在一些文獻中，直接將αmax2=255代入到公式中。

水印信息的評價采用NC作為評價標準。

實驗中使用Haar小波進行分解，選取"Lena","pep-pers","barb"3幅大小為512*512的經典原始圖象作為原始圖象。64*64的二值圖象作為水印。

為了平衡不可見性和穩定性，選取β=33作為調節因子，如圖1所示。圖1(a)為512*512的原始灰度圖象，圖1(b)為嵌入水印后的lena圖象(PSNR=46.73),圖1(c)為64*64的水印信息，圖2(d)為提取的水印信息(NC=0.998)。

由表1可以看出本算法與文獻[5]算法的比較結果。在選取不同的原始圖象時,本算法的PSNR值都要高出5db左右。

幾種攻擊測試和結果如下所示：

（1）JPEG壓縮。表2為兩種算法JPEG壓縮后的檢測結果比較，其中QF為壓縮因子，PSNR是根據原始圖象和JPEG壓縮后的圖象水印圖象求出的值。

當QF小于30時水印可以準確地提取。當QF=15時含水印圖象已經有了非常嚴重的失真，但是根據提取的水印圖象仍

能辨認夠出 “花朵”。

（2）添加高斯噪音攻擊。表3中Density為密度因子范圍為1~100，實驗結果證明本算法對高斯攻擊具有較強的穩定性。

（3）中值濾波。表4使用中值濾波進行了攻擊測試，提取水印圖象中的漢字能夠被明顯地辨認出來。

（4）剪切。提取水印圖象中的“花“漢字能夠被辨認出來。

4 結論

提出了一種基于人類視覺系統的小波域數字水印算法。從實驗結果可以看出。嵌入水印圖象具有更好的不可見性。這主要歸功于對小波塊的進一步分類和對水印進行DCT變換。攻擊檢測證明本算法對JPEG壓縮、添加高斯噪音、中值濾波、剪切等常見的水印攻擊上，具有較強的穩健性。

參考文獻：

[1] 黃繼武,譚鐵牛.圖象隱形水印綜述[J].自動化學報,2006,26(5):645-655.

[2] 魯江,基于小波變換數字水印算法的研究[J].蘭州理工大學碩士論文,2005,25(3):30-45.

[3] Lewis A S,Knowles G,Image Compression Using the 2-D WaveletTransform[J].IEEE Trans,On Image Processing,1992,(2);244-250.

[4] Barin M,Bartolini P,Piva A,Improved Wavelet-based Water-marking Through Pixel-wise Masking[J].IEEE Trans,on Image Processing,2001,10(5):783-791.

[5] 黃達人,劉九芬,黃繼武.小波變換域圖象水印嵌入對策和算法[J].軟件學報,2002,13(7):1290-1297.

[6] 郭宏.基于小波域的穩健性數字圖像水印優化算法[J].紡織高校基礎學報,2007(04).

[7] 郭玉輝,高世偉.結合人類視覺系統的數字圖像水印技術[J].計算機工程與設計.2008(01).

[8] 張洪,劉曉云.基于小波變換的自適應公鑰數字水印[J].電子科技大學學報,2007(01).

篇（11）

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）22-5129-04

隨著計算機技術的發展，無紙化辦公已經成為了現實。各類電子讀物的安全問題也日漸突出，無疑在這一方面數字水印技術起到了舉足輕重的作用。加上數字產品易于復制和修改等原因，盜版問題日漸嚴峻。如何保護所有有者的權利，已經成為世界各國的學者和工程技術人員關注的熱點問題。近十年來數字水印技術被廣泛認為是解決知識產權問題的關鍵技術之一，數字水印的研究有助于保護文本數字信息的版權及增加文本數字信息在互聯網上傳輸的安全度。

數字水印技術是指通過一定的算法將一些數據直接嵌入到受保護的數字產品中，但又不影響原有數據變化和使用，并且不能被他人隨意修改，只有通過專用的檢測工具才能提取的技術。數字水印不僅要實現有效的版權保護，而且加入水印的產品與原始產品使用上沒有任何差別。

1 零水印概念和典型水印算法

1.1零水印概念及用途

早期的水印算法都是基于文本格式進行編碼的，算法通過改變文本字間距或行間距來嵌入水印，或是基于字符特征編碼水印算法一般是通過修改文本字符特征或在文檔中附加空格以嵌入水印，這兩種算法均是基于HVS 的視覺掩蔽特性來進行嵌入水印。但是加視覺掩膜使得水印的嵌入過程復雜化，不利于現實之中的應用。基于這些問題，提出了零水印的概念。

零數字水印指這種不修改原圖像或文本任何數據的水印稱為“零數字水印”。零水印技術真正地解決了數字水印的不可感知性和魯棒性之間的矛盾

1.2目前提出的典型水印算法

盡管水印最近幾年才得以發展，但是目前已經提出了許多有關數字水印的算法，這些方法大體上可分為兩類：一類是頻域水印算法；一類是空域水印算法。

頻域水印算法有：1）NEC算法；2）擴展頻譜通信技術；3）壓縮域算法；4）生理模型算法。

空域典型水印算法有：1）Schyndel算法；2）Patchwork算法。

2 本文水印算法策略

隨著零水印算法的出現，從技術上真正的解決了數字水印的不可感知性和魯棒性之間的矛盾。零水印的構造最為主要的問題是怎樣才能提取保護作品最為有代表性的特征

在文獻[1]中提到了利用漢字偏旁部首進行編碼運算來提取作品特征，偏旁是通過分解合體字而得到的漢字結構符號，所以它不是整個漢字體系的結構成分，而只是其中合體字的結構成分，除了能夠充當偏旁的獨體字有一定的意義以外，它不是文本構成的最小單位，而字包含了一定的意義在里面，所以整字才是文字使用單位；其次，漢字是由偏旁部首構造而成的合體字或是獨體字，所以不同的漢字可能有相同的偏旁部首，所以這種統計并不能很好體現的文本的關鍵特征。

其次，在漢字集中有很多漢字本身是沒有意義的，但是這類字卻屬于最常用字，例如：“的，一，是，了，我，不，人，在，他，有，這，個，上，們，來，到，時，大，地，為，子，中，你，說，生，國，年，著，就，那，和，要，她，出，也，得，里，后，自，以”這42個字符的使用頻率之和為30%，這類字符中的“的”、“了”、“地”、“得”、“著”和“也”，并沒什么意義，可以去掉頻度的統計。

本文論述的水印提取算法是以字符（去除了無意義的常用詞）的頻度值為文本關鍵特征，這種水印比部首頻度更具有一定意義的代表性；同時采用互關聯后繼樹的商空間變化思想，根據系統中現有的基本字符列表，隨機產生出字符變化編碼種子，從而給水印進行加密處理。經過以上敘述方法提取出來的關鍵特征通過互關聯后繼樹進行加密換算，形成一種肉眼不能看懂的密文，為了保證第三方保存的水印的原版性，該文提出了采用MD5對密文水印進行了hash值的求取，并一道交由第三方進行注冊保存。

3 算法設計與實現

3.1 利用互關聯后繼樹進行加密和對字符的頻度進行統計

互關聯后繼樹[8]是由復旦大學胡運發教授提出的一種新型的數據索引模型。其基本思想是將任何文字（或符號）序列看成二維符號序列空間（即由符號和編號組成）。采用商空間變換的方法，將原二維符號序列空間（符號及其在原空間中的編碼），變換成新的二維商空間中的符號序列（符號商區間表及其后繼的商區間編號）。

具體來說，任何文本T=a1a2...an的互關聯后繼樹索引主要是由兩部分組成：

1）按字典序排列好的基本字符作為樹根、他們在商空間中的區間與文本T的起始字符的編號；

2）后繼區間表和后繼序列表。

我們把后繼節點和后繼序列都是有序的后繼樹稱為“雙排序互關聯后繼樹”。為了能更清楚的了解雙排序互關聯后繼樹我們舉一個實例來說明。

通過互關聯后繼樹，我們不需要遍歷保護文本就能很快的統計出字符的頻度（字符的頻度就是樹根字符的區間上限值），并且可以通過字符的索引號替換相應的字符，從而達到亂碼的效果。

3.2采用點積與它們夾角的余弦成正的數學模型來進行水印檢測

3.3 cosθ值確定

7）輸出結果：待測文本具有原作品的水印，版權應歸原作者；

8）Else

9）輸出結果： 待測文本不具有原作品的水印，版權應歸新作者；

10）End

11）Else

12）原作品水印被破壞

13）End

4 實驗測試和性能評價

4.2性能評價

首先：魯棒性。該文進行了各項看攻擊性實驗測試（如文檔的惡意修改、格式變換等手段），從實驗結果可以知道，本算法克服了空預算法的由于格式變化和惡意修改造成的水印破壞，具有良好的抗攻擊能力；

其次：不可見性和水印容量。此水印是零水印，不對原任何的修改，因此具有良好的不可見性，同時從理論上來說也具有了無限的容量；

最后，安全性。本算法采用了互聯關聯后繼樹的模型，把字符進行了二維空間編碼，從而把安全性提高到了一定的高度，而且為了防水印修改引入了MD5，來保證水印的原版性和完整性。

5 總結

頻度對字符的增加或減少很敏感，利用特征字符在文字區間上的獨立性，可形成強水印。為什么可作強水印？理由是假設我們的載體文字有10個區域。由于特征字符串的獨立性，某些區間（例如一個或兩個區間）上文字變化，不會影響另外一些區間上特征字符的存在。如此，我們仍然有9/10，或8/10的把握說載體的水印存在。

在本章論文對本文提到的水印，用到文本文檔版權保護，是具有極高的應用價值。作者會再不懈努力從字符串的角度出發，更深層次的研究出更具魯棒性的水印出來。

參考文獻：