自主创新推进数字水印技术应用产业化

自主创新是科技发展的灵魂，是一个民族发展的不竭动力，我们要建设资源节约型、环境友好型社会，靠的就是创新。胡锦涛主席指出：“建设创新型国家是时代赋予我们的光荣使命，是我们这一代人必须承担的历史责任”。温家宝总理指出：“保护知识产权，不仅是树立我国国际信用、扩大国际合作的需要，更是激励国内自主创新的需要”。

严厉打击制售假冒伪劣商品违法犯罪活动

据有关资料统计，在世界范围内制假售假已成为仅次于贩毒的第二大公害，全世界每年因仿冒各类高档名牌商品和伪造票证等，给世界经济和工业造成损失达1000亿美元之多。在国际市场上，仅5年之中有记录的重大商品假冒伪劣事件就已超过2000起。更令人担忧的是，在医药、食品、烟酒、饮料领域，假冒包装更为猖獗，常使人防不胜防。不仅造成经济损失，还直接危及人们的健康和生命。

国内也是如此，由于我国正处在计划经济体制向市场经济体制转轨过程之中，国家相关立法和实施细则还在不断健全和完善之时，经营者诚信、守法的道德理念尚未完全成形。因此，在目前的经济环境中，我国的制假售假活动显得尤为猖獗，这些造假者在超值利益驱动下置国家法纪于不顾，丧心病狂肆意践踏人民生命财产，与境内外不法分子相互勾结，盯住名烟、名酒、药品、化妆品等高税利商品，有组织工业化大规模的生产假冒伪劣商品，冲击品牌真品生产企业，给国家和企业带来重大损失。据国务院发展研究中心对外经济研究部公布的调查报告，2001年国内假冒商品总值在1600至2000亿元，造成税收损失在275至345亿元之间。假冒产品严重破坏市场经济秩序，影响消费者信心，破坏商品信用体系建立，损坏了企业及品牌的声誉，而且挤占了企业国内外市场，造成利润流失。

为保护消费者和企业的合法权益，维护社会主义市场经济秩序，促进改革开放和国民经济健康发展，国务院于2000年11月发出决定在全国范围内开展一场声势浩大而又讲求实效的严厉打击制售假冒伪劣商品违法犯罪活动联合行动的通知。通知指出：近年来，打击制售假冒伪劣商品违法犯罪活动的工作取得了一定成绩，有力地推动了我国经济持续快速健康发展。但是，制售假冒伪劣商品的违法犯罪活动还没有从根本上得到有效遏制，大规模地制假售假问题越来越突出。假冒伪劣商品横行，严重损害国家和人民利益，危害人民的生命和财产安全，侵犯消费者和企业的合法权益，干扰社会主义市场经济秩序，损害我国的国际形象。通知要求一定要站在改革开放和现代化建设全局的高度，站在依法治国、建设社会主义法治国家的高度，严厉打击制售假冒伪劣商品违法犯罪活动。

推广运用新兴先进的防伪技术是遏制造假经济犯罪活动的重要手段。先进的防伪技术首先要具备惟一性，使相应技术无法从别处获得；再者要求该技术难以伪造。对于重要的防伪产品用户来说，还需要将多项先进的性能较高的技术组合起来，才能达到更有效的防伪目的。

数字水印

数字水印(digital watermarking)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。

嵌入部分

这种组成形式有效地提高了防伪技术的等级，极大地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。

数字水印核心技术

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。最后，将数字图像的频域系数经反变换转化为空间域数据。

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，这种方法可以使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一样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CMOS(eCD)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。

国际数字水印研发动态

据报道，英国电子系统级设计工具开发商Celoxica与日本先进科技院(JAIST)正合作开发数字水印检测系统，该系统使用一个水印阅读器验证符合ICAO标准的护照、签证和其他旅行证件。可使用机器阅读的数字水印正被考虑用于保证护照和签证的安全性，也可用于保证新型的芯片护照的防伪安全。

日本在保险票据中加入水印，IBM东京研究实验室提出了用数据隐藏(data hiding)作为解决方案来鉴定数字化照片的来源，证实数字化照片的完整性，判断照片是否被篡改以及定位篡改的地方。

数字水印检测设备是以视觉不可见的形式隐藏在印刷品中的概念，正向光——电一体化便携以至手持式机器(数字式处理器)阅读方向发展，美国、以色列、英、日、韩等国均在研发手持式的数字水印机读检测装置。

数字水印技术目前正处于一个快速发展和持续深入的阶段，应用领域也在快速扩展。从最初的图像水印、音频水印，发展到软件水印、视频水印、文字水印；从最初的算法研究，扩展到行业领域的应用，如数字地图的版权保护、数字图书的版权保护、证件防伪、多媒体数据的检索、电子公文防篡改等。

数字水印印刷防伪技术

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。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。

数字水印印刷防伪系统应用前景

数字水印印刷防伪系统具有极其广阔的应用前景，可以在各类证照、有价证券以及名烟、名酒、贵重药品等高价值商品的外包装方面得到广泛应用。在我国，有关部门研究人员正在加紧数字水印印刷防伪技术的研究工作，例如大连理工大学就已经在数字水印印刷防伪技术方面取得了富有成效的研究成果。大连理工大学的这项技术可以实现在印刷图像中加人数字水印，并可以通过扫描仪和专用软件完成印刷图像中数字水印的自动检测。此技术适应多种型号的打印机和扫描仪。

四川联讯科技有限责任公司开发的数字水印技术已在2005年举办的中国第六届花卉博览会发售的141万张门票、四川省为力推大熊猫成为2008年北京奥运会吉祥物发行的1000万张明信片、中国第六届国际西部博览会门票上得到成功运用，开创了世界大型会展活动采用数字水印印刷防伪技术的先河。

数字水印印刷防伪技术产业化应用的发展方向是用于纸币和支票的防伪。据中国人民银行称2004年～2005年共收缴40多亿元假币，因此，采用拥有本国自主知识产权的数字水印技术来为本国纸币防伪，是数字水印技术产业化的最高目标。

自主创新发展我国数字水印技术

自主创新是提高我国经济的国家竞争力和抗风险能力的重要支撑，发展数字水印技术抢占信息技术战略制高点，对于提高我国信息产业的国际竞争力，保障国家信息安全，维护国家战略利益具有重要意义。

从现有公开资料看，由于数字水印技术是一门新兴的交叉学科，其研究涉及密码学、图像处理、模式识别、信息分析、理论数学，通信和计算机科学领域，在学术理论研究方面国内外的学者处于同一水平不分伯仲，在应用方面国内甚至领先国外同行一筹。

推进数字水印技术产业化要吸取RFID和WAPI的发展经验和教训，应走先市场后标准的路。避免就标准问题争论不休，殆误产业化推进的大好时机，致使国内具有自主知识产权的技术既被国外联合封杀，国内广大市场又让国外企业占领的局面再次出现。

鉴于数字水印技术在知识产权保护、票据和快速消费品防伪、保密方面有着广泛的应用前景，为保障国家安全，转变经济增长方式，提升我国核心竞争力，促进我国具有自主知识产权的数字水印技术快速发展，建议在北京举办的2008年北京奥运会门票上选用数字水印防伪技术，在全世界树立全新的数字水印技术标准，展示中国在高新技术领域自主创新的能力和保护知识产权的决心。

胡锦涛总书记强调：加快自主创新步伐，增强国家核心竞争力，带动我国社会生产力实现质的飞跃，努力在激烈的国际竞争中赢得和保持发展的主动权。数字水印技术在北京奥运会的成功运用将促进我国在关于国民经济命脉和国家安全的关键领域掌握核心技术，打造新兴的具有中国完整自主知识产权的信息安全产业，推动我国的信息安全技术发展进入世界先进行列，提升我国在信息安全技术领域的竞争力和发言权，增强我国科技和经济持续发展的后劲，加快实现我国自主创新的国家战略。

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