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数字水印的技术特点及其防伪应用

发布时间:2019-06-07 06:44 来源:未知 编辑:admin

  数字水印(digital water marking)技术是近几年来国际信息安全界兴起的一个前沿研究课题,是一种十分贴近实际应用的信息隐藏技术。它与信息安全、信息隐藏、数据加密等均有密切关系。数字水印是通过一定的算法将具有特定意义的标记(水印),利用数字嵌入的方法隐藏在图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中,以达到隐匿消息存在的目的,用以证明权益拥有者对其作品的所有权,并作为鉴定、起诉非法侵权的证据,同时通过对水印的检测和分析保证数字信息的完整可靠性,从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段,其在知识产权保护、保密通信与内容鉴别等领域都具有广泛的应用价值。

  数字水印在理论上基于近年来迅速发展的小波分析(Wavelet Analysis)。数字水印技术具有较强的稳健性、不可感知性、隐藏位置的安全性、无歧义性和计算有效性等特点。数字水印系统分为嵌入和提取两部分,每一部分又由相应的软、硬件组成。

  这种组成形式有效地提高了防伪技术的等级,极大的增加造假者伪造的难度。其特征如下:

  (1)作为识别标志的数字水印是以视觉不可见的形式隐藏在印刷品中,在自然光源或人工光源照射下,肉眼不能区别印刷品是否添加有数字水印标记及不影响需保护的印刷品(水印掩体)原有的视觉感观形象,只有通过计算机或计算机化的特定机读设备才可判别。

  (2)印刷品中隐藏的水印标记不但具有随机性,位置也可以任意设定,因此对印刷品起到了多重防伪作用。

  (3)印刷品中隐藏的水印标记不随印刷品经过地点、经手人员以及时间变化而变化,在以上环节中没有泄密和扩散的可能性。

  (4)印刷品中嵌入数字水印标记不改变原印刷品的外观特性,不对现行印刷设备有特殊要求,不需改变印刷材料,更不增加印刷成本。

  依据现代防伪技术的发展趋势,印刷品中数字水印标记的检测方法采用具有DSP芯片和随机存储器的机读识别器。这种高性能机读识别器具有易批量生产,且产品一致性好;成本低;操作使用简单、可靠;判别产品真伪的软件程序运行快、安全性好、可以快速升级更新等特点。

  1、基于小波算法的数字水印生成与隐藏算法:采用小波算法,将数字图像的空间域数据通过离散小波变换(DWT)转换为相应的小波域系数,并根据待隐藏的信息类型,对其进行适当的编码和变形,再根据隐藏信息量的大小和相应的安全目标,选择方形的频域系数序列。

  2、水印防复制技术:当仿冒者得到含有数字水印的印刷包装后,一定会设法复制(如采用高精度数字扫描仪),为防止数字水印信息被复制,数字水印嵌入软件在隐藏水印信息时采用了色谱当量给定算法,这种方法可以保证仿冒者在满足工艺性调整原图的色彩时,无法避免改动色谱当量,这样就从根本上保证了水印不被复制。

  3、抗衰减技术:从数字图像到印刷品,要经过制版、印刷等多道工序,数字水印的特征在每个工序上都要被衰减,为保证数字水印在最终印刷品上有足够的信号强度,数字水印嵌入软件在生成水印信息时充分考虑了足够的信号强度,确保经过多个工序时信号强度(鲁棒性)仍能被可靠机读。

  4、数字水印检验机读化:数字水印检验机读化可消除人为因素的不确定性,提高检验速度,增强隐蔽信息(水印)识别的安全性,并可和RFID、紫外、磁条等已有成熟的防伪检验设备组成多重立体防伪系统,提升综合安防水平。

  要研发一种低成本可产业化批量生产像验钞机似的数字水印检验机读设备,该机读设备应采用嵌入式操作系统(Vix/Vox)、以DSP芯片为核心处理器、采用摄像头和面阵式CMOSCCD)器件为图像传感器,构成一个便于携带和移动、交直流两用,可联网、软件能快速升级的数字式防伪检测设备。

  造假自古就有,防伪也与人类的文明一样久远。许多防伪方法都是借用了印刷技术的成果,并在防伪打假中发挥了重要的作用,功不可没。但是随之而来的一些造假者也用相关的技术方法从事造假活动。仅就与印刷技术相关的伪造技术看,诸如伪造货币、有价证券、文件、单据、证件、信用卡、合同、商标、标识、包装物、图章、名家书画、珍贵邮票、图章等犯罪活动已遍及世界各地,在我国也屡禁不止。据统计,每年伪造的美元有20亿,假信用卡使美国银行损失达20亿,全世界的假护照有300万份。在我国,海关于1987至1996年就查获了价值人民币277亿元的走私案件。仅在1996年九龙海关就为广州、深圳外汇管理局鉴定出假进口报关单203份,发现已向国家骗汇达7亿美元,其作案手段主要是制造假证件,假批文,假图章。至于那些遍布于各地的专门制售假身份证、驾驶证、学历证等各种证件的个人或窝点更是打而不绝。面对如此猖獗的造假势头,我们需要把诸如计算机、通信、光学、化学、电磁学、光谱技术的最新科研成果运用到印刷防伪技术中,提高印刷防伪技术水平。

  据中国防伪技术协会预测,未来几年,防伪产品的市场大的每年会超过300亿元。除去传统的防伪油墨,以及基于互联网技术的电话防伪和网上电子认证等防伪领域,用于标签和材料的防伪支出将在75亿元左右。数字水印开辟了一条崭新的信息安全途径,它的不可感知的隐蔽性和抵抗各种攻击的能力,可以实现数字产品的完整性保护和篡改鉴定,还可用于数字防伪。数字水印必将成为数字作品的版权保护和真伪认证的核心技术措施之一,并在电子商务交易中发挥不可替代的作用。在市场经济飞速发展的今天,这对于企业形象和经济利益存在严重损害危险的企业和数字产品侵权的创作者来说,无疑是一个良好的解决方案。数字水印及其应用技术不仅提供了突破性的信息安全防护方式,而且在数字防伪中占据着重要的地位,这对维护国家经济秩序是大有益处的。

  数字水印用于印刷防伪领域中有效地克服了目前诸多防伪技术科技含量不高,升级慢、随机性差的弊端,彻底更新了印刷防伪的传统观念。数字水印印刷防伪特别突出了防伪的惟一性和不可仿制性,具有高保密性和随机性,以及不改变原印刷品的视觉形象,不改变成熟的印刷工艺,不改变印刷材料与设备,不增加印刷成本的特点。

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