1.1 研究背景與動機
隨著時代的進步，科技的發達，以及網路的無遠弗屆，使的資料的傳遞越來 越方便，諸如影像、音樂、文件等，皆可方便的被下載。而這也表示著，資料內 容將面臨到安全上的考量。在現今的年代，許多人喜歡利用網路來分享自己的創 作或是使用社群網站，讓自己的作品藉由網路來分享供大家來欣賞。然而，就有 一些有心人士，喜歡下載他人作品後，在其作品上竄改作品內容，然後再散播到 網路上，使的原創者的作品受到嚴重的安全危機；有鑑於此，如何讓原創者的著 作受到保護，將會是一個很重要的課題。
一個國家的發展，可由智慧財產權的觀念建立與防範，來做為國家競爭力的 指標。雖然，每年政府都有積極的在投入宣導著作權的觀念，但至今仍有許多人 會去侵犯他人著作權，如圖 1-1 的統計資料可清楚的發現，內政部警政署查緝侵 害智慧財產權的案件每年平均超過 4000 件以上。有此可知，如何發展出一套較 具完善的智慧財產權保護技術是相當重要的；而在影像方面，在影像中嵌入浮水 印(watermark)，是已經發展多年且較受到大家認同的版權保護方式。
圖 1-1 內政部警政署處理侵害智慧財產權案件統計圖 (資料來源：[1])
同時，國內外也已經有許多學者投入相關研究，在美國電子電機工程學會所出 版之電子全文資訊系統(IEEE Xplore Digital Library )[2]中，與影像式浮水印 相關的文獻約有四千多篇。可見浮水印在資訊安全方面，是相當被重視的。隨著 網際網路的成熟，近十年在 IEEE 發表的浮水印文章篇數也逐漸增加。因此，如 何建構出一套有效且安全的保護資料系統是值得努力的目標。
數位浮水印影像主要可分為兩大類：顯性浮水印(visible watermark)及隱性浮水 印(invisible watermark)，又稱可視型浮水印及不可視型浮水印。顯性浮水印是可 以直接用肉眼觀察出來，不需做任何運算，其主要目的在聲明著作版權，如常見 的紙鈔上就印有浮水印，用來辨認偽鈔。或是書本雜誌的封面與內頁，皆印有浮 水印，用來防止他人拷貝。但由於顯性浮水印，可以用軟體將商標修改掉，而導 致著作權受到侵犯，所以隱性浮水印的研究便更加重要，隱性浮水印不但可以保
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
案件數
商標和著作權
年 份
障原創者的智慧財產，亦可讓肉眼無法辨識出，資料加密的機密，可達成保護的 作用。
浮水印影像是就是將原始影像加入有意義的文字或圖形，但由於數位資訊易遭 受到攻擊，所以根據文獻[3][4]說明一個好的浮水印需具備的條件如下：
1.視覺透明度(perceptual transparency)
將浮水印嵌入原始影像後，其浮水印影像無法用肉眼來辨識和原始影像有何不 同。當浮水印影像和原始影像愈相似，就代表透明度愈高。
2.嵌入資料量(capacity)
由於嵌入資料量的大小會影響透明度的品質，所以在透明度相同的情況下，若 能嵌入資料量越多，則其強健性愈高，因為當受到攻擊時，不易被判斷而分離，
本身卻可藉由解密而判讀。
3.安全性(security)
當浮水印嵌入原始影像後，不容易遭受他人輕易的萃取且不容易遭受他人輕易 的偵測，除此之外，也無法以公開的演算法來萃取浮水印的正確內容，如此就能 保證浮水印的安全性。
4.萃取時是否需要原始影像(recovery of data with or without access to original single)
由於環境的諸多限制，萃取浮水印時很難以原始影像萃取。所以為了增強浮水 印的實用性，現今浮水印的發展都朝著萃取時不需要使用到原始影像；本篇論文 是朝著此條件來設計。
5.清晰度(sharpness)
當浮水印影像遭受到攻擊時，雖萃取出的浮水印會有些許的失真，但不可影響 到判讀浮水印的資料內容，應仍保有高判讀率。
6. 強韌度(robustness)
由於浮水印影像的透明度與強韌度有所衝突；為了增強浮水印的強韌度，必 須將浮水印嵌入原始影像中的重要位置，然而這意味著影像的透明度將會下降。
近年來，雖有學者發表彩色數位浮水印影像的相關研究，但他們在強韌度和透明 度之間還是無法得到較平衡的結果。
1.2 研究目的
本論文主要是針對浮水印影像遭受到攻擊時，諸如 JPEG 壓縮、不同濾波器 攻擊、影像塗鴉等攻擊時，而發展出一套具有強韌度兼具透明度的演算法，來抵 抗浮水印影像遭受攻擊亦能正確的萃取出浮水印資訊。研究的範圍包含色相的轉 換、透明度、嵌入的強度、嵌入的位置、安全性等。
1.3 研究流程
本篇論文的研究流程如圖 1-2 所示。首先，先確認研究目標，當研究方向確 定之後，開始進行相關文獻的蒐集與探討，再訂出整體的研究架構；接著再依據 研究過程中所面臨到的問題，設計出浮水印的嵌入與萃取演算法，並對演算法作 細部的規劃；最後撰寫程式並執行模擬來測試演算法的準確性。
圖 1-2 研究流程圖
1.4 論文架構
本篇論文的共分為五個章節，第一章是說明研究背景、動機及目的；第二章 是介紹數位浮水印的發展及其分類和浮水印的攻擊方式，以及近幾年各國先進所 提出的相關文獻；第三章是提出本篇論文的浮水印嵌入與萃取的方式；第四章是 實驗結果的呈現與討論；第五章是結論及說明未來要研究的方向。