隱形高手

一　帆

數碼相機的誕生和應用，為人們獲取圖像提供了比傳統攝影更大的便利，圖像數據輸入到計算機后，可以通過數字化的圖像處理技術方便地進行加工、處理。與此同時，這種便利性也為圖像的篡改和照片制假打開了方便之門。利用圖像處理軟件，可以方便地按照操作者的設想完成對圖像的加工、處理。操作者不僅可以便利地進行圖像的剪裁、拼接，亮度、對比度、色彩的調整，背景、文字的添加更改，甚至可以做到“移花接木”、“張冠李戴”、“無中生有”。一張照片通過圖像處理，可能變得面目全非，讓人真假難辨。

為了解決這個問題，科研人員在探索從源頭解決數碼照片真偽認證的技術，數字水印技術就是一種有效的方法。數字水印(Digitalwatermark)技術的基本思想源于古代的偽裝術(密寫術)，是信息隱藏技術的一個重要研究方向。數字水印通過一定的算法將一些標志性信息直接嵌入到多媒體內容當中，但不影響原內容的價值和使用，并且不能被人的知覺系統察覺或注意到，只有通過專用的檢測儀器或閱讀器才能提取。其中的水印信息可以是作者的序列號、公司標志、有特殊意義的文本等，可用來識別文字、圖像或音像制品的來源、版本、原作者、擁有者、發行人、合法使用人對數字產品的擁有權。水印中的隱藏信息能夠抵抗各類攻擊，即使水印算法是公開的，攻擊者要毀掉水印仍然十分困難。除了數字圖像內容的完整性驗證以外，數字水印還可用于包括視頻在內的數字作品的完整性驗證、所有權驗證，信息泄露追蹤取證，以及非法分發等盜版行為的追蹤和數字取證等。

數字水印技術主要具備下面幾個特性：

安全性：數字水印的信息是安全的，難以篡改或偽造，同時，應當有較低的誤檢測率；當然數字水印同樣對重復添加有較強的抵抗性。加入水印和檢測水印的方法對沒有授權的第三方是保密的而且不可輕易被破解，即使被黑客拷貝到了也不能讀出(數字水印系統使用一個或多個密鑰來確保安全)。

隱蔽性：數字水印是不可感知的，而且不會引起原來數字作品明顯的圖像質量下降，即看不到數字水印的存在一

魯棒性：是指在經歷多種無意或有意的信號處理過程(比如傳輸、壓縮，濾波，圖像的幾何變換等)之后，數字水印仍能保持部分完整性并能被準確鑒別。當內容發生改變時，這些水印信息會發生相應的改變，從而可以鑒定原始數據是否被篡改。(注釋：魯棒性是英文robustiles s的音譯，是穩健性或穩定性的意思)

數字水印技術目前正處于一個快速發展階段，應用領域也在不斷擴展。現有的數字水印技術主要應用于以下幾個方面：

數字作品的知識產權保護

版權標識水印是目前研究最多的一類數字水印。由于數字作品的拷貝、修改非常容易，而且可以做到與原作完全相同，所以原創者需要給自己的作品加上版權標志。數字作品的所有者可用密鑰產生一個水印，并將其嵌入到原始數據里，然后公開發布其水印版本作品。當該作品被盜版或出現版權糾紛時，所有者即可從盜版作品或水印版作品中獲取水印信息作為依據，從而保護所有者的權益。

目前用于版權保護的數字水印技術已經進入了初步實用階段。IBM公司在其“數字圖書館”軟件中就提供了數字水印功能，Adobe公司也在其著名的Photoshop軟件中集成了，Digimarc公司的數字水印插件。

商務交易中的票據防偽

隨著高質量圖像輸入輸出設備的發展，特別是高精度彩色噴墨、激光打印機和高精度彩色復印機的出現，使得貨幣、支票以及其他票據的防偽變得越來越困難。此外，在從傳統商務向電子商務轉化的過程中，會出現大量過渡性的電子文件，如各種紙質票據的掃描圖像等，形成各種電子票據。數字水印技術可以為各種票據提供不可見的認證標志，從而大大增加了偽造的難度。美國、日本、荷蘭都已開始研究用于票據防偽的數字水印技術。其中麻省理工學院媒體實驗室受美國財政部委托，已經開始研究在彩色打印機、復印機輸出的每幅圖像中加入唯一的、不可見的數字水印，在需要時可以實時地從掃描票據中判斷水印的有無，快速辨識真偽。

信息隱藏

即將作品的標題、注釋等內容(如一幅照片的拍攝時間和地點等)以水印形式嵌入該作品中，這種隱式注釋不需要額外的帶寬，且不易丟失。另外，數字水印技術還可以用于隱蔽通信，這將在國防和情報部門得到廣泛應用。

證件真偽鑒別

每個人生活中都需要不止一個證件：證明個人身份的身份證、護照等；證明某種能力的學歷證書、資格證書等……由于缺少有效的監管措施，國內各種假證風行。通過數字水印技術可以確認各種證件的真偽，使得證件無法仿制和復制。

目前，德國已在保護和防止偽造電子照片的技術方面取得突破。在照片上對人所不可感知的信息進行處理，處理后的照片用肉眼看與原來完全一樣，必須用專門的掃描儀器才能檢測出數字水印。這種方法可以迅速、無誤地確定證件的真偽。

篡改提示

由于現有的信號拼接和鑲嵌技術可以做到移花接木而不為人知，基于數字水印技術的篡改提示是解決這一詞題的理想途徑，通過隱藏水印的狀態可以判斷聲像信號是否被篡改。為實現該目的，通常可將原始圖像分成多個獨立塊，再將每個塊加入不同的水印。通過檢測每個數據塊中的水印信號，來確定作品的完整性。與其他水印不同的是，這類水印必須是脆弱的，并且檢測水印信號時，不需要原始數據。

目前，用于數碼圖像認證的第一代數字水印技術已經相當成熟，隨著數字水印技術的發展，數字水印技術將在電子商務、視頻點播、遠程教學和遠程培訓中發揮越來越大的作用。相信古老的密寫術衍生出來的數字水印技術在數字時代一定大有作為。