魯棒數(shù)字水印技術(shù)在圖像版權(quán)糾紛中的應(yīng)用研究

【摘要】近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用越來越多，人們在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或交易的現(xiàn)象越來越普遍，這一方面給我們地生活帶來了極大地便利，另一方面，也存在著極大的隱患，比如，信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)發(fā)，甚至是篡改。本文在研究基于HVS的DWT雙彩色圖像數(shù)字水印算法的基礎(chǔ)上，引入了Arnold變換，對該算法的魯棒性進(jìn)行了改進(jìn)，并對改進(jìn)后的算法在電子商務(wù)圖像糾紛問題上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字水印 魯棒性 圖像版權(quán)

一、當(dāng)前魯棒數(shù)字水印研究的現(xiàn)狀

近年來，數(shù)字水印技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)炙手可熱的研究方向，主要包括：水印嵌入、水印攻擊、水印系統(tǒng)應(yīng)用、水印測評系統(tǒng)等幾個(gè)方面。針對不同的應(yīng)用需求，對這幾個(gè)方面的算法也存在不同的要求，比如，要研究版權(quán)保護(hù)的問題，就要求其算法具有較強(qiáng)的魯棒性。

本文要研究的數(shù)字水印算法是基于雙彩色圖像的，也就是要嵌入的水印圖像和原始圖像都是彩色圖像。研究雙彩色圖像的原因包括：（1）實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)椴噬珗D像更加美麗直觀，且更易吸引用戶的注意力，所以其應(yīng)用也更加廣泛。但是目前比較成熟的水印算法大多是針對單彩色圖像，甚至原始圖像和水印圖像都是灰度圖像或二值圖像;（2）彩色圖像可以分為R、G、B三個(gè)灰度圖像，它們都可以嵌入信息，所以彩色圖像作為原始圖像或者水印圖像時(shí)，能嵌入更多的信息。

總結(jié)目前彩色圖像數(shù)字水印的研究存在的問題，主要包括：

（1）當(dāng)前對于彩色圖像的研究，一般基于R、G、B分層，很多算法能實(shí)現(xiàn)水印的嵌入，但其不可見性受到了很大的限制，因?yàn)檫@些算法大多采用固定的嵌入系數(shù);

（2）不能靈活的根據(jù)不同的情況，去選擇合適的顏色空間;

（3）當(dāng)前比較熱門的一些彩色數(shù)字水印算法在水印的魯棒性和不可見性的平衡上存在一定程度的局限性，這方面還需要繼續(xù)研究。

二、HAD雙彩色圖像數(shù)字水印算法研究

本文所研究的算法是當(dāng)前雙彩色圖像的研究中較好的一種：基于基于HVS的DWT雙彩色圖像數(shù)字水印算法，在嵌入水印圖像后，從視覺上幾乎看不出來水印的存在，說明其不可見性很好;在沒有遭到任何攻擊時(shí)，能夠從原始圖像中將水印圖像提取出來，并保證失真很少。同時(shí)，該算法對于剪切、壓縮、濾波等攻擊也有很好的抵抗性，平衡魯棒性和不可見性的能力較強(qiáng)，并且嵌入信息的容量大。但是，該算法對于旋轉(zhuǎn)的魯棒性不夠強(qiáng)。

Arnold變換能使一張圖像變得毫無意義，它是一種周期性很強(qiáng)的變換，圖像經(jīng)過Arnold變換后，將變得毫無規(guī)律可言。但是，對該圖像進(jìn)行若干次Arnold變換時(shí)，又總能將原圖像恢復(fù)出來，而恢復(fù)圖像時(shí)的Arnold變換次數(shù)就是其周期T。將水印嵌入時(shí)的Arnold變換次數(shù)記為K，則在提取時(shí)，將其進(jìn)行T-K次Arnold變換就可以恢復(fù)出原圖像，其中，K可作為密鑰。

改進(jìn)后的HAD（HVS + Arnold + DWT）算法思路為：首先將原圖像按照R、G、B三層進(jìn)行分解，再分別對這三層進(jìn)行二級離散小波變換;然后對要插入的水印圖片執(zhí)行Arnold變換，將變換后的圖片按照R、G、B三層分解，再分別對這三層進(jìn)行一級小波變換，再給這三層選擇不同的強(qiáng)度、適當(dāng)?shù)奈恢们度氲皆紙D像中，使水印不可見，也能抵抗一定的攻擊。

最后，對改進(jìn)后的HAD算法做了大量的攻擊實(shí)驗(yàn)，包括濾波、剪切、噪聲、JPEG壓縮等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，HAD算法比原算法的魯棒性有所增強(qiáng)。

三、HAD雙彩色圖像數(shù)字水印算法的案例研究

隨著數(shù)字水印算法的研究，其應(yīng)用領(lǐng)域也愈加廣泛，比如印刷防偽、電子商務(wù)等等。隨著電子商務(wù)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上的賣家數(shù)量激增，由于缺乏有效的圖片版權(quán)管理方案，商家之間盜用圖片的情況越來越多，這嚴(yán)重侵害了某些商家的利益，更是蒙蔽了網(wǎng)絡(luò)上消費(fèi)者的眼睛，相應(yīng)地，舉報(bào)盜用圖片的案例也在增加。

在接收到商家的舉報(bào)之后，如何確定圖片的歸屬權(quán)、是否有平臺(tái)支持成為了一個(gè)極其重要的問題。當(dāng)前，大家熟知的淘寶網(wǎng)平臺(tái)對于這種問題的解決方法是：請雙方提供各自的原始圖片，通過判斷該圖片是否未經(jīng)過軟件處理，而由攝影設(shè)備直接完成，來決定圖片最終的歸屬。這種方法明顯存在很大的問題。

下面在改進(jìn)后的HAD水印算法的基礎(chǔ)上，研究該算法在電子商務(wù)圖像版權(quán)糾紛問題的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了具有如下功能的圖像版權(quán)管理系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的涉及目標(biāo)是，商家對自己的圖片進(jìn)行注冊并添加版權(quán)標(biāo)記圖片，當(dāng)其版權(quán)受到侵犯時(shí)，能夠通過取證，確定版權(quán)歸屬。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括如下功能：

（1）圖片登記：商家對自己需要添加水印的圖片進(jìn)行上傳，包括水印圖片;

（2）水印驗(yàn)證：系統(tǒng)存在一個(gè)專門負(fù)責(zé)驗(yàn)證的用戶，對商家上傳的原始圖片、水印圖片和商家的身份進(jìn)行核實(shí)，如果驗(yàn)證通過，則系統(tǒng)為該商家的圖片添加水印，之后商家就可以查看添加了水印之后的圖片;如果驗(yàn)證不通過，則需要通知用戶，告知不通過的原因;

（3）用戶管理：系統(tǒng)用戶分為游客、商家、負(fù)責(zé)驗(yàn)證的用戶和系統(tǒng)管理員。需要對用戶進(jìn)行有效的管理，對用戶的各類申請進(jìn)行驗(yàn)證，只為合法的用戶進(jìn)行相應(yīng)的授權(quán);

（4）產(chǎn)品展示：商家可以查看自己的產(chǎn)品，并下載;

（5）圖像歸屬仲裁：當(dāng)出現(xiàn)圖片歸屬問題糾紛時(shí)，負(fù)責(zé)驗(yàn)證的用戶對雙方提供的原圖片提取水印，確定歸屬，最后對盜用的用戶的權(quán)限作注銷處理。

本系統(tǒng)還將結(jié)合加密、數(shù)字指紋、安全數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，才能形成一個(gè)完整的版權(quán)管理系統(tǒng)。

四、結(jié)語

數(shù)字水印技術(shù)在圖片領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速，但是，對于圖片歸屬確認(rèn)的平臺(tái)是很缺乏的，這依賴于一個(gè)能抵抗各種攻擊的水印算法，對這類問題的研究是非常有意義的。

參考文獻(xiàn)：

[1]金聰. 數(shù)字水印理論與技術(shù)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2008.

[2]王坤. 基于DWT的彩色圖像數(shù)字水印算法的研究[D]. 碩士學(xué)位論文. 山東師范大學(xué)， 2010.

[3]蘇慶堂. 基于盲提取的彩色圖像數(shù)字水印算法研究[D]. 博士學(xué)位論文. 華東理工大學(xué)， 2013.

[4]馬強(qiáng). 基于離散小波變換的彩色數(shù)字水印研究[D]. 碩士學(xué)位論文， 西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2013.

作者簡介：程彬（1988-），女，漢族，湖北武漢人，碩士，工程師，任職于武漢東湖學(xué)院，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。