數字水印

數字水印是在與作品相關的圖像、視頻或音頻數據或文本等載體媒體（作品）中進行的技術標記，大多不易察覺。 與元數據不同，數字水印直接與要使用隱寫術標記的內容交織在一起。因此，數字水印被視為隱寫術的商業應用。例如，它們用于將版權信息嵌入到作品中以跟蹤版權侵權行為。

在最初僅限于圖像領域的各種研究和開發項目中，主要針對音頻和視頻數據等商業相關內容以及 3D 模型開發了方法。例如，還有標記數據庫、地理數據、樂譜、靜止圖像和文本的方法。

根據設計的不同，數字水印還可以在數模數轉換后繼續存在，這意味著載體介質不一定必須是數字的。另一個例子是數字投影的電影膠片，其位置可以從電影版本中看出是數字水印。

例如，數字水印可用于證明文件的真實性并確保其可追溯性。一個載體可以同時包含多個不同的水印。與傳統的水印相比，數字水印不能被人類直接感知，而是旨在使用規定的、同樣是數字的過程來檢測和讀取。

由于數據的隨機性和動態性，嵌入數據庫和文件的水印方法千差萬別。 基本要求是數據包含冗余信息和可容忍的精度誤差。 例如，研究人員根據數據庫中數值數據的誤差容忍范圍，在數據最不重要的位置嵌入了水印。 其他人提出了基于數據集統計特性的水印。

水印嵌入在一組屬性數據中，以防止攻擊者破壞水印。 此外，來自數據庫的數字指紋被嵌入水印中，以識別作者和分發的對象。 通過獨立的組件分析，可以在沒有密鑰的情況下實現水印的公開驗證。 當脆弱水印嵌入到數據庫的表中時，數據項的變化會被及時檢測到。

文字加水印的方法有很多種，大致可以分為三種：

• 水印基于對文檔結構的微調以及字間距和行間距格式之間的細微差別。
• 水印基于文本內容，取決于對文本內容所做的更改，例如添加空格或更改標點符號。
• 水印是基于語言的性質，通過語義理解變化實現的，例如同義詞替換或句子轉換。

與隱寫術相比，對于數字水印，使用隱寫術的不可察覺性和保密性通常不是最優先考慮的，而是對攻擊的魯棒性。 在極端情況下，這會導致載體介質發生明顯變化。 魯棒數字水印通常被設計成使得數字水印的消除使載體無用。

水印及其算法根據各種標準進行分類，本節將對此進行更詳細的解釋。 就它們在給定案例中的適用性而言，理解它們是必要的。

在數字水印的情況下，如果不需要閱讀水印，就會對持有者視而不見。 因此，如果在讀出時需要原始信號，則方法是非盲的。

通常，非盲方案比盲方案更穩健，因為加水印信號和原始信號之間的差異可以很容易地確定稱呼 另一方面，在實踐中，人們主要遇到盲水印算法，因為不需要訪問原始數據使得讀取更加靈活。

有可察覺和不可察覺的水印。 可感知的水印是例如徽標或版權聲明，隨后添加到圖像中以識別作者。 另一方面，不易察覺的水印旨在不改變作品的可察覺印象。 許多從事該領域研究的科學家將不可感知性作為水印成為數字水印的必要條件。

水印算法可以根據其公開可用性或使用區域來區分。 私有算法只能被授權用戶檢測到。 使用這些算法，優先考慮確保未經授權的用戶無法讀取私有水印。 與這些私有算法相反，公共水印可以被任何人讀取。

一般來說，私人水印比公共水印更健壯，因為知道水印使攻擊者更容易破壞或刪除公共水印。

區分水印的最重要標準之一是它們的脆弱性，或者 - 反之 - 它們的穩健性。 穩健的數字水印在裁剪、放大/縮小、數字到模擬到數字轉換等處理步驟中仍然存在，具體取決于過程。 另一方面，脆弱的方法可以用來證明完整性和真實性。 屬于此的方法可以再次分解為僅允許二進制語句的全局方法和本地方法，通過該方法可以顯示載體的操縱區域，因為數字水印在那里已被破壞。

存在混合形式的脆弱性，即所謂的半脆弱水印。 有些方法對某些處理步驟很穩健，但對其他處理步驟很脆弱。 比如可以容忍有損存儲，但是不能容忍像裁剪這樣的處理。

對于水印的嵌入，信號既可以被修改也可以被修改。 前者被稱為空間域中的修改，或者在音頻信號的情況下，被稱為時間段。 變換后的信號在頻域中發生變化。 變換的示例是傅里葉變換、離散余弦變換或小波變換。

在頻域中嵌入通常會提高魯棒性，因為例如，空間域中的振幅歸一化對變換后的信號沒有顯著影響。

嵌入的消息類型由應用程序決定。然而，由于實際消息長度（容量）的限制，并不是所有的元數據都可以直接嵌入。 因此，嵌入了關于媒體的詳細數據的明顯更短的鏈接信息（比較主鍵）。

特殊應用的例子是：

然而，不同應用的名稱并不總是很清楚。 因此，代替術語交易水印，還使用了術語指紋識別（基于客戶在其內容上留下指紋的想法）。 術語指紋識別還用于根據內容的內在特征識別內容，以及用于計算數字內容的特征數字指紋的感知散列方法。

兩種方法類別——數字水印和數字指紋方法——都屬于被動保護機制類別。 與加密等主動保護機制相比，這些機制不會阻止對內容的未授權訪問。

因此，它們被各種團體視為數字版權管理的更好替代方案。 它們可以涵蓋廣泛的應用程序，特別是由于它們對格式轉換和各種操作的魯棒性。