1.1. 研究背景
現今，隨者多媒體(Multimedia)技術、電腦網路和無線通訊的蓬勃發展，使得 使用者可以藉由桌上型電腦、筆記型電腦、智慧型手機或平板電腦等，透過網際 網路連線至搜尋入口網站取得所要的多媒體資訊，然而這些多媒體資訊常見的如 文字(Text)、聲音(Audio)、影像(Image)或視訊(Video)等，都是以數位化的方式來 儲存。
數位化多媒體資訊的優點是方便資料的傳遞和保存，但是這些優點被不法人 士利用的同時也會變成缺點，缺點是資料容易被快速的複製以及進行違法的竄改 和移植，並且之後透過網際網路的大肆散佈，使得這些資料無法辨別正版[1]，嚴 重威脅到著作者和版權所有人的權益，也觸犯到智慧財產權[2]法律等問題。
由經濟部智慧財產局[3]在民國 101 年所公布的查禁仿冒統計的結果指出，經 內政部警政署查緝的案件數高達 5484 件，平均每月有 457 件案件產生，經法務 部調查局查緝的案件數有 58 件，平均每月有 5 件案件產生，而被地方法院檢察 署判定侵犯智慧財產權確定的案件數有 1557 件，平均每月有 130 件案件產生，
因此，數位化多媒體資訊的著作權[4]保護與版權證明已經成為非常重要的議題。
在資訊隱藏(Information Hiding)技術的領域中，數位浮水印技術被應用在保 護智慧財產權的一個有效方法，這項技術是將著作者或版權所有人的資訊(例如是 註冊商標、營利事業統一編號或個人肖像等)嵌入至需要受智慧財產權保護的數位 媒體中，當發生所有權(Ownership)[5]的爭議時，可以從受智慧財產權保護的數位 媒體中取出著作者或版權所有人的資訊，並且透過公正的執法機關，判斷此數位 媒體是否為非法拷貝或盜用。
1.2. 研究動機
數位浮水印技術，理想的狀況是嵌入的資訊可以從受保護的數位媒體中完整 地取出，但是現實上往往不會這麼完美，數位媒體時常會被不法人士有心的竄改 或是被無心人士使用各種多媒體處理軟體給修改或編輯出來，此時受保護的數位 媒體中的資訊會被破壞，導致嵌入的資訊也跟著會被破壞並且無法完整地取出，
這些破壞數位媒體資訊的方式在數位浮水印技術裡統稱為攻擊(Attack)，嵌入的資 訊則稱為浮水印(Watermark)。
因此，一個良好的數位浮水印技術，浮水印必須要有抵抗攻擊的能力，並且 受保護數位媒體的品質也要有使用者能夠接受的程度，以下為良好的數位浮水印 技術必須具備的特性[6-15]：
(1) 不易察覺性(Imperceptibility)
受保護數位媒體的品質，不能與原始數位媒體的品質有太大的差異，否則容 易被不法人士發現浮水印，進而進行違法的竄改或刪除，另一方面，受保護數位 媒體的品質應該盡量與原始數位媒體的品質相同。
(2) 強健性(Robustness)
受保護的數位媒體難免會有人為或非人為因素的攻擊，例如資料的傳輸，往 往在傳輸的過程中會有外在的雜訊干擾，此時就會進行去除雜訊的濾波處理，而 資料的儲存，也經常會使用到資料壓縮的處理，使得資料量能夠減少，來節省儲 存裝置的空間，經由這些人為或非人為因素的攻擊，如果還能將受保護的數位媒 體中的浮水印完整地取出，則表示此浮水印具有抵抗攻擊的能力。
(3) 安全性(Security)
一般而言，數位浮水印技術需要公開在所有使用者面前，因此，在嵌入浮水 印之前，浮水印必須經過加密的處理，使得只有著作者或版權所有人擁有解密的 鑰匙才可以取出浮水印，並且讓不法人士無法取出浮水印進行違法的竄改或刪 除。
在數位浮水印技術中，經常利用隨機亂數產生器(Pseudo Random Number Generator)來進行浮水印的加密處理，而產生隨機亂數的過程是透過一個亂數種子 來產生，這一個亂數種子就是代表能夠取出浮水印的鑰匙。
(4) 不可刪除性(Undeletable)
受保護的數位媒體中的浮水印必須是無法被多媒體處理軟體給刪除，如果浮 水印容易被刪除，則受保護的數位媒體將失去保護著作者或版權所有人的目的，
無法證明此數位媒體的合法所有者是誰。
(5) 明確性(Unambiguous)
從受保護的數位媒體中取出的浮水印必須要有足夠的辨識度，避免與原始的 浮水印有太大的差異，否則容易造成模稜兩可的情況，無法清楚地證明此數位媒 體的合法所有者是誰。
(6) 容量(Capacity)
如果數位媒體可以嵌入大量的浮水印，則代表有更多的浮水印可以證明此數 位媒體的合法所有者是誰，但是數位媒體的品質會因為嵌入大量的浮水印，導致 受保護數位媒體的品質降低，所以容量與不易察覺性會產生相反的關係。
(7) 盲目性(Blindness)
原始的數位媒體除了著作者或版權所有人能擁有之外，一般使用者所得到的 數位媒體應該為受保護的數位媒體，故為了實用性，在取出浮水印的過程中，不 需要有原始數位媒體的輔助即可取出浮水印，來證明此數位媒體的合法所有者是 誰，否則需要額外的儲存空間來儲存原始的數位媒體以輔助取出浮水印，這樣對 於數位浮水印技術的實用性將大打折扣。
1.3. 研究目的
在數位浮水印技術中，已經有許多學者提出許多的相關研究，但是這些研究 中，大部分使用灰階的數位影像來當作是原始的數位影像，對於現今多媒體技術 的發展，已經不再是只有灰階的數位影像，如果不是在一些特殊用途的情況下(例 如是醫學影像等)，大部分人喜歡看的還是彩色的數位影像，況且網際網路上搜尋 到的數位影像大部分也都是彩色的數位影像，現在數位相機照出來的也是彩色的 數位影像，所以彩色的數位影像才是今日比較實際所需要使用的數位影像，而且 彩色數位影像比灰階數位影像的儲存空間更大，是灰階數位影像的三倍儲存空間，
更適合應用在需要大量浮水印嵌入容量的數位浮水印技術中。
本論文主要是改善 Al-Otum[15]演算法，其中最主要是改善浮水印位元嵌入 位置的選擇，使得可以用最小的調整甚至不用調整原始數位影像的資訊，就能夠 代表浮水印位元，另一方面，我們重新定義門檻值，使得可以精確且適當的調整 原始數位影像的資訊來增加浮水印的強健性，並且受保護數位影像的品質也保持 著使用者能夠接受的程度。
1.4. 論文架構
本論文主要分成五個章節，第一章主要介紹研究背景、動機與目的；第二章 為文獻探討，將介紹數位浮水印技術和一般常見的數位影像攻擊種類，接著介紹 離散小波轉換和小波樹結構，並且回顧同樣以小波樹結構為基礎之數位浮水印技 術的相關文獻；第三章為研究方法，將詳細介紹本論文所參考的 Al-Otum[15]提 出的浮水印方法與所提出的改良浮水印方法，並且之後說明兩種方法的差異和改 善的部分；第四章為實驗結果與數據分析，將呈現兩種方法下的受保護數位影像 的品質、浮水印的強健性和浮水印安全性的分析與實驗結果；最後為本論文的結 論與未來展望。