SVG在数字水印中的应用
第28卷
VO1.28
第9期
NO.9
计算机工程与设计
ComputerEngineeringandDesign
2007年5月
May2007
SVG在数字水印中的应用
周慧明，何春红，翟学明
(1.华北电力大学计算机科学与技术学院计算机系，河北保定071003;2.廊坊供电公司，河北廊坊065001)
摘要：在网络技术高速发展的今天，矢量图形的使用越来越广泛.接着就是矢量图形版权保护的问题，目前使用于图像版
权保护的一个主要手段就是数字水印技术.可是现在使用数字水印技术的大部分算法仅仅适用于光栅图像，而不能用于矢
量图形.介绍一种适合矢量图形的水印算法，并结合SVG的特性将算法运用到SVG图像中.
关键词：水印；傅立叶描述子；可扩展矢量图；鲁棒性；离散傅立叶变换
中图法分类号:TP317.4文献标识码:A文章编号:1000.7024(2007)09.2081-02 DigitalwatermarkingwithSVG
ZHOUHui?ruing,HEChun?hong,ZHAIXue?ming
(1.DepartmentofComputer,SchoolofComputerScienceandTechnology,NorthChinaElec tricPowerUniversity,
Baoding071003,China;2.LangfangElectricPowerCompany,Langfang065001,China) Abstract:Thevectorgraphicsimageshavebecomepopularizationalongwiththedevelopme
ntoflntemetandthemultimediatechniques. Thisgivesrisetoseriousproblemsforvectorimagesincludingwidespreadcopyrightviolatio n,illegalcopying,easyforgingetc.But thedigitalwatermarkingmethodsarentsuitableforvectorgraphicimagesbecausemostlysui tableonlyforbitmapimages.Aalgorithm ispresentedusingasanchorpointallvertexcoordinatestypicallypresentedinalmostallSVGf iles.
Keywords:watermark;Fourierdescriptor;SVG;robustness;DFT
0引言
多媒体数据的数字化为多媒体信息的存取提供了极大的
便利，同时也极大地提高了信息表达的效率和准确性.随着
网络的日益普及，多媒体信息的交流达到了前所未有的深度
和广度，其发布形式愈加丰富.人们可以通过Intemet网发布
自己的作品，传递重要信息，进行网络贸易等.但是其暴露出
的问题也十分明显：作品侵权更加容易，篡改更加方便.如何
既充分利用Internet网的便利，又能有效地保护知识产权，已
受到人们的高度重视.
因为这个原因，多媒体产品引入了水印作为保护版权的
一
种重要技术手段.水印技术是利用人的视觉，听觉的掩蔽
性和数字媒体中的信息冗余，在不影响数字媒体商用价值的
条件下实现水印信息的嵌入，嵌入的数据中可以包含作者，版
权所有者，使用者等信息.数字水印技术的目的是在出现盗
版和版权纠纷时鉴别哪个是合法产品，哪些是非法复制品.
目前随着多媒体技术和网络技术的迅速发展与广泛应
用，已经有许多软件使用了矢量图形(如电子地图,GIS数据和
SVG等).矢量图像和传统的光栅图像有着巨大的差别，如在
矢量图形中要将水印的亮度进行细微的改动是非常困难的.
在光栅图像上发展的传统水印技术，也应该重视矢量图像的
特性来适应新的环境.
矢量图形图像通常由大量有同样亮度值的相似区域组
成，传统的水印算法是加载水印到这些相似区域，但是在这样
一
个图像中对亮度的小小改动都很容易引起相似区域的变化.
另外这种通过修改亮度的算法在矢量图中添加水印也十分困
难，而且很容易被移除.矢量图形的重要信息是被保存在图
形边界上.对于矢量图形修改边界而不是亮度在本质上是不
可觉察的，同时也是鲁棒水印.
近来有将SVG图形转换成光栅图形"，也有将光栅图形
转换成SVG图形.所以有关SVG图像水印问题是有意义的,
因为同样的信息可以保存在矢量和光栅格式中.
1数字水印简介
数字水印作为一种新的信息隐藏技术，它的基本思想是
在数字图像，音频和视频等作品中嵌入秘密的信息以便保护数
字产品的版权.数字水印技术按表现形式为可见水印和不可
见水印，前者如电视屏幕左上角的电视台的台标，后者中，嵌
入的水印是无法用肉眼看见，我们所指的数字水印技术，若无
特别指明，均指不可见水印技术；按抗攻击能力可分为鲁棒水
印和易损水印，前者主要用于版权保护和使用跟踪方面，后者
主要用于信息的完整性认证方面；按水印提取时的条件可分私
收稿日期:2006—05—15E-mail:chilong—
************
作者简介：周慧明(198O一)，男，江西金溪人，硕士研究生，研究方向为电力系统图形平台：何春红(1966一)，女，陕西西安人，高级工程
师；翟学明(1967一)，男，河南洛阳人，副教授，硕士生导师.
一svg矢量图下载
2081—
有水印，半公开水印和公开水印，私有水印指提取水印时需要原始载体图像，半公开水印指提取水印时不需要原始载体图像，公开水印指提取水印时不需要原始载体图像并且水印是有意义的信息，如一段文字，一幅图像或商标，一段录音等.
为了保证版权和不影响多媒体产品质量，数字水印有下
面儿条基本特性：鲁棒性：加入水印的图像在传播过程中被干扰和攻击后，水印算法从图像中提取嵌入水印信息或证明水印存在的能力；隐蔽性(不易觉察性)：嵌入的水印数据不严重影响多媒体产品的使用价值：安全性：水印信息隐藏于数据之中，文件格式的变换不会导致水印数据的丢失；可证明性：能
够为受到包含的信息产品的归属提供完全和可靠的证明；低复杂性：水印嵌入和提取算法应简单易行;
2使用算法的简介
这里使用的算法看起来与用于光栅图形的离散傅立叶变
换(DFT)算法相似，但在本质上是不同的，原因就是它用于矢
量图形而不是光栅图形.因为矢量图形的重要信息保存在图形的边界上，因此这个算法是将信息嵌入到边界上，这样的水印不仅是不可觉察的而且还是鲁棒水印.这个算法在加入水印时将对图形的各个顶点坐标会有细微的修改.
SVG(scalablevectorgraphics)是互联网联盟(w3c)公布推
荐的一种基于XML的开放的二维矢量图形描述语言标准，具有强大的可重用性和伸缩性.它是一种既能表现丰富的图形内容，又能跨平台使用，兼容流行的技术标准规范，还可以控
制文件大小，便于网络传播，并能使网络中使用的各种显示打印设备都能正确一致处理的新一代图形格式.SVG图形文件都是由一些基本图元组成(如：圆，矩形，直线，等等)，所有这
些图元都包含坐标属性非常合适根据这种算法加入水印.
下面就是使用的算法.
设L是一个封闭的折线，它有Ⅳ个顶点.【?)],n--O,l,…,
Ⅳ一l为各个顶点的笛卡儿坐标，数学公式表示为z()()? ),n=0,l,…'^，一l.随机选择一个顶点作为开始点，顺时针和
逆时针方向追踪各个顶点.其中水印的嵌入和检测与起点和路径无关.设傅立叶变换公式如下
Z(=N∑-I)expt～2
~
,
),O≤七≤Ⅳ一l
逆变换公式如下
z(n):,t2—
xk
广
n,Z(k)exp,o≤n≤Ⅳ一lz()=寺∑,o≤竹≤Ⅳ一l
复合系数z㈣就叫着折线的傅立叶描述子.
在傅立叶描述子表示中，系数z㈣在z(o)附近描述的是低
频信息，而系数Z(N/2)描述的是高频信息.低频系数通常描绘一
般图形的形状和轮廓，而高频系数描述的是细节和尖角.在系数Z(O)表示的是图形形状的重心,(Z(O):∑))，
这也是为什么变换只在Z(O)上有效.
傅立叶描述子有以下一些属性:
(1)折线L平移仅在Z(O)处变换有效，这是因为
Z(七)=N∑-I)exp)
,o≤七≤Ⅳ-l
=
)=.H)+D'BY,Vn=O,1,…L1
fZ(O):Z(O)+Ⅳ'(Dx+i'By)
【Z(")=Z(),Vn=l,2,…'^，一l
——