作為壹種數字水印技術，它主要有以下特點:
-安全性:數字水印的信息應該是安全的，難以篡改或偽造。同時要有較低的誤檢率。當原始內容發生變化時，數字水印也要發生變化，這樣才能檢測到原始數據的變化；當然，數字水印也具有很強的抗重復添加能力。
-隱蔽性:數字水印應該是不可察覺的，不應該影響受保護數據的正常使用；不會降級；
-魯棒性:是指數字水印在經歷各種無意或有意的信號處理過程後，仍能保持部分完整性，並能被準確識別。可能的信號處理過程包括信道噪聲、濾波、數模和模數轉換、重采樣、裁剪、位移、尺度變化和有損壓縮編碼。脆弱水印，壹種主要用於版權保護的數字水印，主要用於完整性保護。這種水印還在內容數據中嵌入不可見的信息。當內容發生變化時，這些水印信息也會隨之變化，這樣我們就可以識別原始數據是否被篡改。
-水印容量:嵌入的水印信息必須足以表明多媒體內容創作者或所有者的標識信息或購買者的序列號，有利於解決版權糾紛，保護數字產權合法所有者的利益。特別是在隱蔽通信領域，對水印容量的需求非常大。
數字水印的分類
-1.按特征劃分
根據水印的特性，數字水印可以分為魯棒數字水印和脆弱數字水印。魯棒數字水印主要用於識別數字作品中的版權信息。通過使用這種水印技術，創作者和所有者的標識信息或購買者的標識(即序列號)被嵌入到多媒體內容的數據中。在發生版權糾紛時，使用創作者或所有者的信息來識別數據的版權所有者，而使用序列號來跟蹤違反協議的用戶，並為盜版提供多媒體數據。用於版權保護的數字水印要求有很強的魯棒性和安全性。除了在壹般的圖像處理(如濾波、加噪、替換、壓縮)中存活，還需要能夠抵抗壹些惡意攻擊。
脆弱水印，與魯棒水印的要求相反，脆弱數字水印主要用於完整性保護。這種水印還在內容數據中嵌入不可見的信息。當內容發生變化時，這些水印信息也會隨之變化，這樣我們就可以識別原始數據是否被篡改。易受攻擊的水印應該對壹般的圖像處理(如濾波、加噪、替換、壓縮等)具有很強的免疫性(魯棒性)。)，同時又要有很強的靈敏度，即既要允許壹定程度的失真，又要能檢測到失真。它必須對信號的變化敏感，人們可以根據脆弱水印的狀態來判斷數據是否被篡改。
-2.根據附在水印上的媒體。
-根據附著在水印上的介質，我們可以將數字水印分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印和三維網格模型的網格水印。隨著數字技術的發展，更多種類的數字媒體將會出現，相應的水印技術也將會產生。
-3.根據檢測過程。
根據水印的檢測過程，數字水印可以分為明文水印和盲水印。明文水印在檢測過程中需要原始數據，而盲水印檢測只需要密鑰，不需要原始數據。壹般來說，明文水印是魯棒的，但其應用受到存儲成本的限制。目前學術界研究的數字水印大多是盲水印。
-4.按內容劃分
根據數字水印的內容，水印可以分為有意義水印和無意義水印。有意義的水印是指水印本身也是數字圖像(如商標圖像)或數字音頻片段的編碼；無意義的水印只對應壹個序列號。有意義水印的優點是，如果解碼後的水印由於攻擊或其他原因被破壞，人們仍然可以通過視覺觀察來確認是否存在水印。但是對於無意義的水印，如果解碼後的水印序列中存在壹些符號錯誤，我們只能通過統計判決來確定信號中是否包含水印。
-5.按目的
-不同的應用需求產生了不同的水印技術。根據水印的用途，可以將數字水印分為票證防偽水印、版權保護水印、篡改提示水印和隱藏識別水印。
票證防偽水印是壹種特殊的水印，主要用於印刷票據、電子票據和各種證件的防偽。壹般來說，假幣的制造者不可能對票據圖像進行過多的修改，所以不考慮尺度變換等信號編輯操作。但另壹方面，人們必須考慮到票據破損、圖案模糊的情況，考慮到快速檢測的要求，用於票據防偽的數字水印算法不能太復雜。
版權標誌水印是目前研究最多的壹種數字水印。數字作品既是商品又是知識作品，這種雙重性決定了版權標識水印主要強調隱蔽性和魯棒性，而對數據的要求相對較小。
篡改提示水印是壹種脆弱水印，其目的是鑒別原始文件信號的完整性和真實性。
-隱蔽識別水印的目的是隱藏機密數據的重要標記，限制非法用戶對機密數據的使用。
-6.根據水印的隱藏位置顯示水印信息。
根據數字水印的隱藏位置，我們可以將其分為時間(空間)域數字水印、頻率域數字水印、時間/頻率域數字水印和時間/尺度域數字水印。
時間(空間)域數字水印直接將水印信息疊加在信號空間上，而頻域數字水印、時間/頻率域數字水印和時間/尺度域數字水印分別在DCT變換域、時間/頻率變換域和小波變換域隱藏水印。
隨著數字水印技術的發展，各種水印算法層出不窮，水印的隱藏位置也不再局限於以上四種。應該說，只要形成壹個信號變換，就有可能將水印隱藏在它的變換空間中。
典型數字水印算法
近年來，數字水印技術的研究取得了很大進展。這裏對壹些典型算法進行分析。除非特別說明，這些算法主要是針對圖像數據的(有些算法也適用於視頻和音頻數據)。
-空域算法這類算法中典型的水印算法是將信息嵌入到隨機選取的圖像點的最低有效位(LSB)中，可以保證嵌入的水印不可見。但由於使用了圖像中不重要的像素，算法的魯棒性較差，水印信息容易被濾波、圖像量化和幾何變形破壞。另壹種常見的方法是利用像素的統計特性，將信息嵌入到像素的亮度值中。
- Patchwork算法是隨機選取n對像素點(ai，bi)，然後在每個ai點的亮度值上加1，在每個bi點的亮度值上減1，使整個圖像的平均亮度保持不變。通過適當調整參數，Patchwork方法可以抵抗JPEG壓縮、FIR濾波和圖像裁剪，但該方法嵌入的信息量有限。為了嵌入更多的水印信息，我們可以將圖像分塊，然後嵌入每個圖像塊。
-變換域算法在這類算法中，大多數水印算法采用擴頻通信技術。該算法是通過對圖像進行離散余弦變換(DCT)計算，然後將水印疊加在DCT域中幅度最大的前k個系數上(不包括DC分量)，該分量通常是圖像的低頻分量。如果DCT系數的前k個最大分量表示為D={ di}，i=1，...，k，水印是壹個服從高斯分布的隨機實數序列，W ={ wi}，i=1，...，k，則水印的嵌入算法為di = di(1+awi)。然後用新的系數進行逆變換，得到水印圖像I。解碼函數分別計算原始圖像I和水印圖像I *的離散余弦變換，提取嵌入的水印W *，然後進行相關檢驗，確定水印是否存在。該方法即使在水印圖像經過壹些壹般的幾何變形和信號處理操作後出現明顯變形的情況下，仍能提取出可靠的水印副本。壹個簡單的改進是將水印嵌入到DCT域的中頻分量中，而不是低頻分量中，以調節水印的魯棒性和不可見性之間的矛盾。此外，數字圖像的空間域數據可以通過離散傅裏葉變換(DFT)或離散小波變換(DWT)轉換成相應的頻域系數。其次，根據要隱藏的信息類型，進行適當的編碼或變形；第三，根據隱藏信息的大小及其對應的安全目標，選擇壹些類型的頻域系數序列(如高頻或中頻或低頻)；第三，確定壹定的規則或算法，用待隱藏信息的相應數據修改先前選擇的頻域系數序列；最後，通過相應的逆變換將數字圖像的頻域系數變換為空域數據。這類算法隱藏和提取信息的操作比較復雜，隱藏的信息量不能很大，但具有很強的抗攻擊能力，非常適合用於數字作品版權保護的數字水印技術。
-壓縮域算法基於JPEG和MPEG標準的壓縮域數字水印系統，不僅省去了大量的完整解碼和重新編碼，在數字電視廣播和VOD(視頻點播)中也有很大的實用價值。因此，水印檢測和提取也可以直接在壓縮域數據中進行。介紹了壹種適用於MPEG-2壓縮視頻數據流的數字水印方案。雖然MPEG-2數據流語法允許將用戶數據添加到數據流中，但這種方案並不適合數字水印技術，因為用戶數據可以簡單地從數據流中刪除，同時，將用戶數據添加到MPEG-2編碼的視頻數據流中會增加比特率，使其不適合固定帶寬的應用，所以關鍵是如何將水印信號添加到數據信號中，即添加到表示視頻幀的數據流中。對於輸入的MPEG-2數據流，可以分為三部分:頭信息、運動矢量(用於運動補償)和DCT編碼信號塊。在該方案中，僅改變MPEG-2數據流的最後壹部分數據。其原理是:首先對DCT編碼數據塊中的每個輸入霍夫曼碼進行解碼和反量化，得到當前數據塊的DCT系數；其次，將相應水印信號塊的變換系數相加，得到水印疊加的DCT系數，然後再次進行量化和霍夫曼編碼。最後，將新霍夫曼碼字的比特數n1與沒有水印系數的原始碼字n0進行比較。只有當n1不大於n0時，才能傳輸水印碼字，否則傳輸原始碼字，保證視頻數據流的碼率不增加。這種方法有壹個值得考慮的問題，即水印信號的引入是壹個引起退化的誤差信號，基於運動補償的編碼方案會傳播和積累壹個誤差。為了解決這個問題，該算法采用了漂移補償方案來抵消水印信號的引入帶來的視覺失真。
- NEC算法該算法由NEC實驗室的Cox等人提出，在數字水印算法中占有重要地位。其實現方法是:首先以密鑰為種子生成壹個偽隨機序列，該序列具有高斯n (0，1)分布，密鑰壹般由作者的識別碼和圖像的哈希值組成；其次對圖像進行DCT變換，最後用偽隨機高斯序列對圖像進行調制(疊加)。該算法具有很強的魯棒性、安全性和透明性。由於密鑰特殊，可以防止IBM攻擊，算法還提出了增強水印魯棒性和抗攻擊算法的壹個重要原則，即水印信號應嵌入到源數據最重要的部分，由獨立同分布的隨機實數序列組成，實數序列應具有高斯分布n (0，1)的特性。
-生理模型算法人體生理模型包括HVS(HumanVisualSystem，HVS)和人類聽覺系統(Human auditional system，HAS)。該模型不僅可用於多媒體數據壓縮系統，也可用於數字水印系統。使用視覺模型的基本思想是利用視覺模型導出的JND(恰可察覺差異)描述來確定圖像各部分所能容忍的數字水印信號的最大強度，從而避免損害視覺質量。也就是說，利用視覺模型來確定與圖像相關的調制掩模，然後利用它來嵌入水印。該方法具有良好的透明性和魯棒性。
數字水印的應用領域
隨著數字水印技術的發展，數字水印的應用領域也不斷擴大。數字水印的基本應用領域是版權保護、隱藏識別、認證和安全隱形通信。
當數字水印應用於版權保護時，潛在的應用市場在於電子商務、多媒體內容的在線或離線分發以及大規模廣播服務。當數字水印用於隱藏標誌時，它可以應用於醫學、制圖學、數字成像、數字圖像監控、多媒體索引和基於內容的檢索等領域。在數字水印的認證中，身份證、信用卡和ATM卡上數字水印的安全隱形通信將在國防和情報部門得到廣泛應用。多媒體技術的快速發展和互聯網的普及帶來了壹系列的政治、經濟、軍事和文化問題，並產生了許多新的研究熱點。以下引起廣泛關註的問題構成了數字水印的研究背景。
-1.數字作品的知識產權保護
數字作品(如計算機藝術、掃描圖像、數字音樂、視頻和三維動畫)的版權保護是目前的熱點問題。由於復制和修改壹部數字作品是非常容易的，而且可以和原作壹模壹樣，所以原創者不得不使用壹些嚴重損害作品質量的方法來添加版權標記，而這種明顯可見的標記很容易被篡改。
——“數字水印”利用數據隱藏的原理，使版權標記不可見或不可聞，既不損害原作，又達到版權保護的目的。目前，用於版權保護的數字水印技術已經進入初步實用階段。IBM已經在其“數字圖書館”軟件中提供了數字水印功能，Adobe也在其著名的Photoshop軟件中集成了Digimarc的數字水印插件。但實事求是地說，目前市面上的數字水印產品技術並不成熟，容易被破壞或破解，距離真正實用還有很長的路要走。
-2.商業交易中的票據防偽
隨著高質量圖像輸入/輸出設備的發展，特別是彩色噴墨、激光打印機和精度超過1200dpi的高精度彩色復印機的出現，偽造貨幣、支票等票據變得更加容易。
另壹方面，在傳統商務向電子商務轉型的過程中，會出現大量過量的電子文檔，比如各種紙質票據的掃描圖像。即使在網絡安全技術成熟之後，各種電子票據仍然需要壹些非密碼的認證方式。數字水印技術可以為各種票據提供隱形的認證標記，大大增加了偽造的難度。
-3.文件的真實性鑒定
-信息隱藏技術可以廣泛應用。作為證件，每個人都需要不止壹個證件，可以證明個人身份的:身份證、護照、駕駛證、通行證等。某種能力的證明有:各種學歷證書、資格證書等。
目前，中國在證件防偽領域面臨著巨大的商機。由於缺乏有效措施，“打假”、“買假”、“用假”成為常態，嚴重幹擾了正常的經濟秩序，對國家形象造成了不良影響。通過水印技術可以確認證書的真實性，使得證書無法復制和拷貝。
-4.視聽數據的隱藏識別和篡改提示
-數據的識別信息往往比數據本身更機密，比如遙感影像的拍攝日期、經緯度等。有時候沒有識別信息的數據甚至無法使用，但是直接在原始文件上標註這些重要信息是很危險的。數字水印技術提供了壹種隱藏徽標的方法。logo信息在原始文件中是看不到的，只能通過專門的讀取程序讀取。這種方法已被國外壹些公開的遙感圖像數據庫所采用。
-另外，數據篡改提示也是壹項非常重要的工作。現有的信號拼接和鑲嵌技術可以在不為人知的情況下實現“嫁接”，因此如何防止對圖像、音頻和視頻數據的篡改攻擊是壹個重要的研究課題。基於數字水印的篡改提示是解決這壹問題的理想技術途徑，通過隱藏水印的狀態可以判斷視聽信號是否被篡改。
-5.隱蔽通信及其對策
數字水印所依賴的信息隱藏技術不僅提供了壹種非密碼的安全途徑，而且引發了信息戰特別是網絡情報戰的壹場革命，產生了壹系列新穎的作戰方式，引起了許多國家的關註。
網絡情報戰是信息戰的重要組成部分，其核心內容是利用公共網絡傳輸機密數據。這方面的學術研究至今未能突破“文件加密”的思維模式。但是加密文件往往比較混亂，容易引起攻擊者的註意。隨著網絡多媒體技術的廣泛應用，利用公共網絡進行安全通信成為壹種新思路。利用數字視聽信號相對於人的視覺和聽覺的冗余性，可以將信息隱藏在各種時間(空間)和變換域中，從而實現隱蔽通信。
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