1.1 研究背景
隨著網路的不斷發展，數位媒體的流動性也跟著大幅上升，視訊(video)、聲 音(sound)和影像(image)等數位資訊大量地在使用者之間流傳，但相關問題也隨 之而來。不合法的複製、修改與偽造變得相對輕鬆而難以預防，數位媒體的著作 權保護於是成為相當重要的議題，數位浮水印(digital watermarking)便是解決此問 題的有效方法之一。
在現實生活中，傳統的浮水印多用於防偽工作上，如鈔票上頭的浮水印，藉 由光線的變化，可觀察出浮水印圖樣，但肉眼無法直接查覺的特性使得其它人難 以仿造。數位浮水印則是透過將一份或多份可鑑定版權的標記隱藏至需要保護的 數位媒體中，此標記可以為商標、個人肖像、文字或密碼等。基本上數位浮水印 分 為 兩 大 類 ： 可 視 型 浮 水 印 (visible watermark) 與 不 可 視 型 浮 水 印 (invisible watermark)。可視型浮水印如同傳統型浮水印，直接顯示在數位媒體上使人可以 一眼看出著作權所有人，例如:印有半透明商標的文件、圖片角落上的個人logo、
與電視頻道角落上的公司商標等。但由於此方法會相當程度破壞原始內容進而影 響美觀，且容易被有心人士使用影像處理方法移除；因此，不可視型浮水印技術 便被提出，其概念是將浮水印隱藏至數位媒體當中，使肉眼無法察覺浮水印的存 在。當數位媒體被下載使用時，仍保有這些標記，一旦發生版權爭議時，即可將 此浮水印資料取出以證明誰是合法擁有者。相較之下，不可視型浮水印擁有美觀 與更好的保護功能，因此成為數位浮水印研究中的主要發展方向。
1.2 研究動機與目的
2
媒體時，必定會對原始資料進行修改，此修改不能太大，否則會被察覺出有特異 之 處 或 破 壞 美 觀 ， 不 可 視 型 浮 水 印 造 成 的 視 覺 影 響 稱 為 不 可 見 性 (imperceptibility)，這項特性越高越好。然而，數位媒體內容經常在傳輸時受到有 意無意的更改，例如：傳輸線上的雜訊，人為的影像處理、壓縮與惡意的竄改等，
這對隱藏在數位媒體中的浮水印也有相當程度的破壞。因此，浮水印在受到有意 無意的攻擊過後，其取出後的完整性為研究上的第二重點，這項特性稱為浮水印 的強韌性(robustness)。
然而，維持高品質的不可見性與強韌性一向是互相衝突的問題。為了提高強 韌性，加強浮水印在攻擊中的容錯能力，勢必增加額外的資訊或加大浮水印的容 量，不管何者皆會對原始媒體造成更多的修改以至於不可見性下降。反過來說，
要求高品質的不可見性將會限制住修改程度，因此強韌性將無法有效提高。此衝 突問題是每個浮水印技術皆會面臨的瓶頸，本論文將探討此問題，並且專注於以 影像為主的浮水印方法。我們所提出的浮水印方法為近來新興的技術，以奇異值 分解(singular value decomposition, SVD)為基礎的浮水印技術[2, 3, 11, 15-20]。奇 異值分解原為一種線性代數方法，用來分解矩陣以解決最小平方問題[11]；近幾 年，有專家學者提出將之應用在浮水印技術的方法。本論文基於此方法，並結合 遺傳演算法(genetic algorithm, GA)找出上述不可見性與強韌性互相衝突的更佳 解，使兩者效能皆能一併提升。
1.3 論文貢獻
一般數位浮水印技術常用的作法為，視整個浮水印為一連串的資料，並用一 權重係數來決定浮水印的品質或大小，再調整此一係數得到整體性的不可見性與 強韌性，經過若干的係數調整後，可找出一係數滿足使用者對不可見性與強韌性 的要求。然而，進一步的分析，就嵌入位置而言，不同的位置所嵌入的浮水印，
其不可見性與強韌性也有不一樣的反應；亦即，在某個位置上，此權重係數可造
成高不可見性與低強韌性，但在另一個位置卻會造成低不可見性與高強韌性。由
4 原始影像
以SVD為基 礎的浮水印
技術
遺傳演算法 求取最適係數
達到終 止條件?
含有浮水印 的影像
調整係數 初始係數設定
否
是
圖 1.2：研究方法之架構圖
1.4 論文章節組織
本章說明了研究的背景、動機與目的。在第二章，將進一步的介紹數位浮水 印與相關文獻。在第三章，介紹本論文所提出之結合遺傳演算法與奇異值分解之 浮水印技術。第四章為實驗結果與討論。最後在第五章總結研究內容，並探討未 來的研究方向與議題。