進階影音編碼技術期末報告論文研討 :

Digital Watermarking,“浮水印技術”

報告人 : 電子海研一甲 MA135203 曾治中

Southern Taiwan UniversitySouthern Taiwan University Department of Electronic Engineering2013/6/12 1

摘要

浮水印（ Watermark）簡單地說，就是一種保護數位媒體著作權的機制。透過將可鑑定版權的標記（密碼、文字或 Logo）隱藏至被保護的資料中，使數位資料被下載使用時，仍保有這些標記。將來若發生版權爭議，誰能夠自影像中取出有效標記，誰就是合法擁有者。

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研究動機

由於數位資料容易複製，較易被不法人士利用資訊科技的技術加以竄改，使得合法擁有者的權益受損。

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有效的浮水印需符合哪些要求？

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浮水印的要求 ( 一 )

浮水印加入後之數位資料與原資料的差異必須無法讓人用肉眼辨識出來，才不致喪失原始資料之價值。

除合法擁有者外，他人無法偵測出該數位資料有浮水印的存在，以確保浮水印的安全性。

即使知道該數位資料加了浮水印，也無法在未經授權下，移除合法擁有者所加入的浮水印。

浮水印的要求 ( 二 )

經過正常的數位訊號處理技術 ( 如 Filtering、 Loosy Data Compression、 Crop-and-paste等 ) 攻擊後，在品質可接受的範圍內，浮水印仍然存在於影像資料中（此種浮水印的特性稱之為 Robustness）。

一份數位資料必須允許同時有多份浮水印存在，才能追蹤該資料之智慧財產權的轉售行為。 

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浮水印有哪些種類？

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浮水印依人類肉眼是否能夠識別分為 :

顯性浮水印 (visible watermark)

隱性浮水印兩類 (invisible watermark)。

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顯性浮水印 (visible watermark)

顯性浮水印最常見的例子，就是有線電視頻道上，在畫面角落通常會有屬於該頻道所特有的半透明商標 (logo)。這種顯性浮水印最主要的功能在於聲明著作產權，防止非法使用，雖然會減低該數位資料的商業價值，卻無損合法擁有者的使用。還有另一種常見的例子，便是紙鈔上的浮水印，主要是用來防止偽造。

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顯性浮水印 (visible watermark)

顯性浮水印通常不必經由任何運算，就可用肉眼辨識出誰是原創者或合法擁有者。但卻會破壞數位資料原有的品質，且加上去的浮水印，較容易讓不法人士利用訊號處理技術除去，甚至再加上別人的浮水印標記。

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顯性浮水印 (visible watermark)

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隱性浮水印 (invisible watermark)

隱性浮水印藉由將屬於原創者或合法擁有者的標記，隱藏於數位資料中，可作為將來起訴非法使用者的舉證。因此，隱性浮水印最主要的目的，在於增加起訴非法使用者的成功率，以保障原創作者或合法使用者的著作權。

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隱性浮水印 (invisible watermark)

目前浮水印技術研發，主要以隱性浮水印技術開發為重點。隱性浮水印的優點便在於能維持數位資料原有品質，由於不易察覺其存在，具有較佳的保護效果。

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隱性浮水印 (invisible watermark)

故宮博物院加入隱性浮水印範例（原始圖片來源：http://www.npm.gov.tw/dl/plan06/img/pic-1.gif ）

影像浮水印的發展

影像浮水印技術是透過更改影像中的資料來嵌入浮水印空間域（時間域）法

變換域法

離散餘弦轉換域

小波域

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空間域（時間域）法

早期的影像浮水印研究主要是發展在空間域中，每個取樣點（ pixel）一般是以八個位元來表示，且由最高有效位元（ MSB）開始向右排列至最低有效位元（ LSB），可透過更改每個取樣點中敏感度最低的 LSB來嵌入浮水印資訊，使得浮水印具有較高的隱密性，這是一個既簡單又容易實現的方法。但其缺點是容易被不法人士惡意破壞，且難以抵抗雜訊、壓縮處理、影像處理以及剪下處理等各種攻擊。

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變換域法

在頻域中的浮水印主要是原始影像轉換到頻域裡，在加入浮水印資料，將浮水印嵌入至不同頻率成份訊號可滿足不同需求，當嵌入至高頻訊號，較不容易被人眼視覺系統所察覺，嵌入至低頻成份訊號，由於能量較高因而不容易被破壞。

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離散餘弦轉換域

離散餘弦轉換是靜態影像壓縮技術（如 JPEG）以及動態視訊壓縮技術（如 MPEG）中的主要核心，而從影像以 8*8的像素區塊為單位來做離散餘弦轉換，轉換後仍然以 8*8的區塊大小來表示頻率資訊，其目的主要是將區塊中各個像素的關聯性打散，使得大部分的能量可以集中在少數幾個基底函式上。

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小波域

離散小波轉換也是一種可將影像的空間域資訊轉換為頻率域資訊的技術，其優點除了可以有效的將影像中各個像素的關聯性打散之外，還提供了多重解析度與多頻率的特性，使得在處理聲音、影像以及視訊等資訊時的彈性較大，因此近年來被廣泛的應用在影像處理、資料壓縮以及資訊隱藏等。

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結論

面臨到如何在網際網路上共享數位成果時，同時有效保護原創者或典藏機構智慧財產權的問題。為解決此項數位媒體智慧財產權的問題，浮水印的技術開發工作，將是未來保護智慧財產重要的導向。

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參考文獻 :

電子浮水印技術與著作權保護網址： http://debut.cis.nctu.edu.tw/~yklee/Research/Watermark.htm

　視訊浮水印簡介（中央研究院資訊科學研究所 陳建儒 著）

淺談數位浮水印（曾顯文 著）網址： http://lib.ntctc.edu.tw/info/info37/37-4.htm 　

http://www2.ndap.org.tw/newsletter06/news/read_news.php?nid=732

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B8%E4%BD%8D%E6%B5%AE%E6%B0%B4%E5%8D%B0

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END

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