導語
前段時間有一則阿里員工外泄信息被捕獲的報道敏释。大致內容是阿里的某位員工，在內部辦公軟件截圖摸袁，使用PS工具修掉截圖上的可見水印蹂午，然后傳播出去设预，但阿里通過圖片攜帶的不可見水印凛忿，解讀了截圖員工的員工編碼漆枚，從而找到了泄漏圖片的員工。一時間膀曾，圖片的盲水印技術受到了廣泛關注。本文針對盲水印技術阳啥，搜集有關它的基礎原理添谊，主要加密手段以及廣泛的應用場景。
概述
數(shù)字水硬斐佟（Digital Watermarking）技術是將一些標識信息（即數(shù)字水诱队）直接嵌入數(shù)字載體（包括多媒體、文檔扎瓶、軟件等）當中所踊，但不影響原載體的使用價值，也不容易被人的知覺系統(tǒng)（如視覺或聽覺系統(tǒng)）覺察或注意到概荷，只 有 通 過 專 用 的 檢 測 器 或 閱讀器才能提取秕岛。數(shù)字水印是一個嶄新的信息隱藏技術，首次提出這個概念至今也不到20年误证。
衡量水印好壞的標準
- 隱蔽性
在數(shù)字作品中嵌入數(shù)字水印继薛，不會引起明顯的降質，并且不易被察覺愈捅。 - 魯棒性
魯棒性是指在經(jīng)歷多種無意或有意的信號處理過程后 遏考，數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準確鑒別 ±督鳎可以利用的信號處理過程包括信道噪 聲 灌具、濾 波 、數(shù) /模 與 模 /數(shù) 轉 換 譬巫、重 采 樣 咖楣、剪 切 、位 移 缕题、尺 度變化及有損壓縮編碼等 截歉。
數(shù)字水印的分類
- 按水印的特性
- 魯棒數(shù)字水印：要求嵌入的水印能夠經(jīng)受各種常用的編輯處理
- 脆弱數(shù)字水友塘恪：需要對信號的改動足夠敏感瘪松，是人們能夠根據(jù)脆弱水印的狀態(tài)判斷出數(shù)據(jù)是否被篡改咸作。
- 按水印的檢測過程
- 明文水印：檢測工程中宵睦，需要原始數(shù)據(jù)记罚。普遍來講，魯棒性較之盲水印要好壳嚎。
- 盲水油┲恰：只需要秘鑰，不需要原始數(shù)據(jù)
- 按水印的內容
- 有意義水友滔凇：水印是商標说庭、音頻片段等
- 無意義水印：序列號郑趁，僅檢測是否含水印
- 按水印的隱藏位置
- 空域
- 頻域
- 時域
數(shù)字水印的技術實現(xiàn)
空域-LSB
LSB方法是最簡單的嵌入水印的方法刊驴。事實上 ，任何一幅 圖片都具備一定的容噪性 寡润，這表現(xiàn)在像素數(shù)據(jù)的最低有效位(Least Significant Bit捆憎，LSB)對 人 眼的視覺影響很 小，秘密信息就隱藏在圖像每一個像素的最低位或次低位 梭纹，實現(xiàn)其不 可見性躲惰。
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- LSB基礎實現(xiàn)：http://www.reibang.com/p/8a89b6ba5e39
- 優(yōu)化信息的嵌入位置，能夠降低對圖片的污染变抽，影響圖片質量础拨；同時能夠釋放更多的圖片邊緣位置，從而攜帶更多的隱藏信息：https://github.com/Lixinyi-DUT/graduation-project/tree/master/翻譯
頻域
將圖片的灰度強弱瞬沦，視為圖片的頻域太伊。通過某種變換手段（傅里葉變換，離散余弦變換逛钻，小波變換等）將圖像變換到頻域（小波域）僚焦，在頻域對圖像添加水印，再通過逆變換曙痘，將圖像轉換為空間域芳悲。相對于空域手段，頻域手段隱匿性更強边坤，抗攻擊性更高名扛。
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- 阿里事件后，頻域實現(xiàn)的良心貼：https://www.zhihu.com/question/50735753
DCT
DCT以8x8的像素為單位進行茧痒，生成的是8x8的DCT系數(shù)數(shù)據(jù)塊肮韧。DCT變換的最大特點是對于一般的圖像都能夠將像塊的能量集中于少數(shù)低頻DCT系數(shù)上，即生成8x8DCT系數(shù)塊中，僅左上角的少量低頻系數(shù)數(shù)值較大弄企，其余系數(shù)的數(shù)值很小超燃，這樣就可能只編碼和傳輸少數(shù)系數(shù)而不嚴重影響圖像質量。
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- 實現(xiàn)貼：http://www.programgo.com/article/88442707161/
- 科普貼：http://blog.sina.com.cn/s/blog_626631420100xvxd.html
小波變換
“小波”就是小區(qū)域拘领、長度有限意乓、均值為0的波形。小波變換就是選擇適當?shù)幕拘〔ɑ蚰感〔é?t)约素，通過對基本小波的平移届良、伸縮而形成一系列的小波，這簇小波作為基可以構成一系列嵌套的（信號）子空間圣猎，然后將欲分析的信號（例如圖像）投影到各個大小不同的（信號）子空間之中士葫，以觀察相應的特性。這樣送悔，就相當于我們用不同的焦距去觀察一個物體为障，可從宏觀到微觀，從概貌到細節(jié)觀察得十分詳盡放祟。所以小波變換又被稱為“數(shù)學顯微鏡”。
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空域+頻域
該算法通過混沌置亂水印圖像呻右，建立水印與載體數(shù)據(jù)之間的Hash單向映射函數(shù)跪妥，使用兩種不同的嵌入方法，先后嵌入水印到空域和DFT域声滥。水印被多次嵌入眉撵，實現(xiàn)了水印的盲提取。
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數(shù)字水印的應用場景
- 多媒體作品盜版追溯：利用數(shù)字水印的不可見性落塑，在不影響作品的情況下纽疟，加入版權信息的數(shù)字水印，可抗擊拷貝憾赁，剪切污朽。
- 證件的防偽認證：如學歷證，合同龙考，票據(jù)等蟆肆，攜帶數(shù)字水印后，可通過制定的方式提取水印晦款，驗證證件等數(shù)字文件是否被涂改炎功；
- 阿里事件：阿里追查泄密員工的時間本身，說明缓溅，水印可以有效的追溯信息的釋放源蛇损；
- 隱蔽信息傳遞：水印可攜帶加密信息后，藏在多媒體文件中傳播，并通過特定的提取方式獲取水印淤齐」赡遥可以作為一種隱蔽信息的通信方式。
