数字水印

数字水印是在与作品相关的图像、视频或音频数据或文本等载体媒体（作品）中进行的技术标记，大多不易察觉。 与元数据不同，数字水印直接与要使用隐写术标记的内容交织在一起。因此，数字水印被视为隐写术的商业应用。例如，它们用于将版权信息嵌入到作品中以跟踪版权侵权行为。

在最初仅限于图像领域的各种研究和开发项目中，主要针对音频和视频数据等商业相关内容以及 3D 模型开发了方法。例如，还有标记数据库、地理数据、乐谱、静止图像和文本的方法。

根据设计的不同，数字水印还可以在数模数转换后继续存在，这意味着载体介质不一定必须是数字的。另一个例子是数字投影的电影胶片，其位置可以从电影版本中看出是数字水印。

例如，数字水印可用于证明文件的真实性并确保其可追溯性。一个载体可以同时包含多个不同的水印。与传统的水印相比，数字水印不能被人类直接感知，而是旨在使用规定的、同样是数字的过程来检测和读取。

由于数据的随机性和动态性，嵌入数据库和文件的水印方法千差万别。 基本要求是数据包含冗余信息和可容忍的精度误差。 例如，研究人员根据数据库中数值数据的误差容忍范围，在数据最不重要的位置嵌入了水印。 其他人提出了基于数据集统计特性的水印。

水印嵌入在一组属性数据中，以防止攻击者破坏水印。 此外，来自数据库的数字指纹被嵌入水印中，以识别作者和分发的对象。 通过独立的组件分析，可以在没有密钥的情况下实现水印的公开验证。 当脆弱水印嵌入到数据库的表中时，数据项的变化会被及时检测到。

文字加水印的方法有很多种，大致可以分为三种：

• 水印基于对文档结构的微调以及字间距和行间距格式之间的细微差别。
• 水印基于文本内容，取决于对文本内容所做的更改，例如添加空格或更改标点符号。
• 水印是基于语言的性质，通过语义理解变化实现的，例如同义词替换或句子转换。

与隐写术相比，对于数字水印，使用隐写术的不可察觉性和保密性通常不是最优先考虑的，而是对攻击的鲁棒性。 在极端情况下，这会导致载体介质发生明显变化。 鲁棒数字水印通常被设计成使得数字水印的消除使载体无用。

水印及其算法根据各种标准进行分类，本节将对此进行更详细的解释。 就它们在给定案例中的适用性而言，理解它们是必要的。

在数字水印的情况下，如果不需要阅读水印，就会对持有者视而不见。 因此，如果在读出时需要原始信号，则方法是非盲的。

通常，非盲方案比盲方案更稳健，因为加水印信号和原始信号之间的差异可以很容易地确定称呼 另一方面，在实践中，人们主要遇到盲水印算法，因为不需要访问原始数据使得读取更加灵活。

有可察觉和不可察觉的水印。 可感知的水印是例如徽标或版权声明，随后添加到图像中以识别作者。 另一方面，不易察觉的水印旨在不改变作品的可察觉印象。 许多从事该领域研究的科学家将不可感知性作为水印成为数字水印的必要条件。

水印算法可以根据其公开可用性或使用区域来区分。 私有算法只能被授权用户检测到。 使用这些算法，优先考虑确保未经授权的用户无法读取私有水印。 与这些私有算法相反，公共水印可以被任何人读取。

一般来说，私人水印比公共水印更健壮，因为知道水印使攻击者更容易破坏或删除公共水印。

区分水印的最重要标准之一是它们的脆弱性，或者 - 反之 - 它们的稳健性。 稳健的数字水印在裁剪、放大/缩小、数字到模拟到数字转换等处理步骤中仍然存在，具体取决于过程。 另一方面，脆弱的方法可以用来证明完整性和真实性。 属于此的方法可以再次分解为仅允许二进制语句的全局方法和本地方法，通过该方法可以显示载体的操纵区域，因为数字水印在那里已被破坏。

存在混合形式的脆弱性，即所谓的半脆弱水印。 有些方法对某些处理步骤很稳健，但对其他处理步骤很脆弱。 比如可以容忍有损存储，但是不能容忍像裁剪这样的处理。

对于水印的嵌入，信号既可以被修改也可以被修改。 前者被称为空间域中的修改，或者在音频信号的情况下，被称为时间段。 变换后的信号在频域中发生变化。 变换的示例是傅里叶变换、离散余弦变换或小波变换。

在频域中嵌入通常会提高鲁棒性，因为例如，空间域中的振幅归一化对变换后的信号没有显着影响。

嵌入的消息类型由应用程序决定。然而，由于实际消息长度（容量）的限制，并不是所有的元数据都可以直接嵌入。 因此，嵌入了关于媒体的详细数据的明显更短的链接信息（比较主键）。

特殊应用的例子是：

然而，不同应用的名称并不总是很清楚。 因此，代替术语交易水印，还使用了术语指纹识别（基于客户在其内容上留下指纹的想法）。 术语指纹识别还用于根据内容的内在特征识别内容，以及用于计算数字内容的特征数字指纹的感知散列方法。

两种方法类别——数字水印和数字指纹方法——都属于被动保护机制类别。 与加密等主动保护机制相比，这些机制不会阻止对内容的未授权访问。

因此，它们被各种团体视为数字版权管理的更好替代方案。 它们可以涵盖广泛的应用程序，特别是由于它们对格式转换和各种操作的鲁棒性。