時(shí)間：2022-08-08 05:29:25
序論：在您撰寫(xiě)水印技術(shù)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
秘密共享源于經(jīng)典密碼理論，是指將共享的秘密在一個(gè)用戶集團(tuán)里進(jìn)行合理分配，以達(dá)到由所有集團(tuán)成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團(tuán)里任何單個(gè)成員都能且僅能在集團(tuán)中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個(gè)秘密共享體制由秘密的分發(fā)者D、參與者集合P={P1，P2，…，PN}、接入結(jié)構(gòu)Γ、秘密空間S、分配算法、恢復(fù)算法等要素構(gòu)成，其中Γ是由P的某些子集作為元素組成的集合，即Γ2Γ，其元素稱為Γ的授權(quán)子集。一個(gè)P上的滿足一般接入結(jié)構(gòu)Γ的秘密共享方案是指：
(1)對(duì)于Γ的任何一個(gè)授權(quán)子集A∈Γ，A中的全體成員可以利用他們所擁有的秘密份額來(lái)恢復(fù)秘密S；
(2)對(duì)于Γ的任何一個(gè)非授權(quán)子集BP，BΓ，B中的成員無(wú)法利用他們的秘密份額來(lái)重新恢復(fù)秘密S。
秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并給出(r，n)秘密共享門限方案。所謂(r，n)(其中r、n為正整數(shù)，且r≤n)秘密共享門限方案是指在用戶數(shù)為n的用戶集團(tuán)內(nèi)共享某個(gè)秘密(如K)的方法。在這個(gè)方法中，任意r個(gè)屬于集團(tuán)的用戶都能合作計(jì)算出K的值，但當(dāng)用戶個(gè)數(shù)少于r時(shí)不能計(jì)算出K。如n個(gè)用戶間共享一個(gè)密鑰K，每個(gè)用戶i持有一個(gè)密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個(gè)密鑰碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢復(fù)出密鑰K，而由任意r-1個(gè)或更少的密鑰碎片都不能得出關(guān)于密鑰K的信息。
應(yīng)用(r，n)秘密共享體制，攻擊者必須獲得超過(guò)一定數(shù)量(門限值r)的秘密碎片才能獲得密鑰，這樣提高了系統(tǒng)的安全性；當(dāng)某些碎片(不超過(guò)n-r個(gè))丟失或被毀時(shí)，利用其它秘密份額仍然能夠獲得秘密，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。在恢復(fù)秘密K時(shí)，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復(fù)會(huì)失敗，不正確的秘密份額又稱為惡意子密。秘密共享體制在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用廣泛，可用于分散重要的信息，如通信密鑰的管理、數(shù)據(jù)安全、銀行網(wǎng)絡(luò)管理、導(dǎo)彈控制發(fā)射等。
對(duì)于聯(lián)合數(shù)字水印來(lái)說(shuō)，其嵌入過(guò)程與一般水印的嵌入過(guò)程相同。但是在聯(lián)合用戶的應(yīng)用背景下，當(dāng)檢測(cè)過(guò)程不成功時(shí)，嵌入單一聯(lián)合數(shù)字水印不具備分辨單個(gè)聯(lián)合用戶的能力。例如設(shè)用戶為A、B，當(dāng)水印檢測(cè)成功時(shí)，即可認(rèn)定用戶A、B都為具有部分聯(lián)合所有權(quán)的用戶，而且A、B一起擁有對(duì)水印作品的所有聯(lián)合所有權(quán)。但當(dāng)水印檢測(cè)不成功時(shí)，無(wú)法分辨下列三種所有權(quán)分布情況：
(1)用戶A、B皆為不合法的聯(lián)合用戶。
(2)僅用戶A為不合法的聯(lián)合用戶。
(3)僅用戶B為不合法的聯(lián)合用戶。
為了分辨單個(gè)聯(lián)合用戶，除了嵌入生成的長(zhǎng)度為2L的聯(lián)合數(shù)字水印W外，用戶A可以嵌入自己的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的水印W1，同時(shí)用戶B也嵌入屬于用戶B的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的水印W2。這樣檢測(cè)結(jié)果可能有以下情形：
(1)成功檢測(cè)到所有水印：W、W1、W2。
(2)水印W、W1檢測(cè)不成功，僅成功檢測(cè)水印W2。
(3)水印W、W2檢測(cè)不成功，僅成功檢測(cè)水印W1。
(4)所有水印檢測(cè)均不成功。
對(duì)以上情形分別判斷為：
(1)所有水印被成功檢測(cè)，用戶A、B都為合法聯(lián)合用戶。
(2)僅成功檢測(cè)水印W2，那么僅用戶B都為合法聯(lián)合用戶。
(3)僅成功檢測(cè)水印W1，那么僅用戶A都為合法聯(lián)合用戶。
(4)所有水印均不能被成功檢測(cè)，用戶A、B都不具備聯(lián)合所有權(quán)。
[摘要]本文簡(jiǎn)要介紹數(shù)字水印技術(shù)的定義，給出了數(shù)字水印系統(tǒng)框架的描述，并大致介紹了聯(lián)合數(shù)字水印的一些思想。針對(duì)DCT變換在比特率較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯塊效應(yīng)的缺點(diǎn)，提出一種采用Gabor變換的嵌入方法，使聯(lián)合數(shù)字水印技術(shù)更加完善。
[關(guān)鍵詞]數(shù)字水印聯(lián)合數(shù)字水印秘密共享體制離散余弦變換DCT
參考文獻(xiàn)：
[1]陶亮，陶林.DGT與DCT在圖像編碼中的性能比較.
[2]陳海永.DCT域圖像水印算法的研究.
[3]陶亮，莊鎮(zhèn)泉.二維實(shí)值離散Gabor變換與DCT在圖像編碼中性能的比較.200.
秘密共享源于經(jīng)典密碼理論，是指將共享的秘密在一個(gè)用戶集團(tuán)里進(jìn)行合理分配，以達(dá)到由所有集團(tuán)成員共同掌管秘密的目的[7，8]。秘密一旦被共享，集團(tuán)里任何單個(gè)成員都能且僅能在集團(tuán)中其它成員的同意下合作得到該秘密。一個(gè)秘密共享體制由秘密的分發(fā)者D、參與者集合P={P1，P2，…，PN}、接入結(jié)構(gòu)Γ、秘密空間S、分配算法、恢復(fù)算法等要素構(gòu)成，其中Γ是由P的某些子集作為元素組成的集合，即Γ2Γ，其元素稱為Γ的授權(quán)子集。一個(gè)P上的滿足一般接入結(jié)構(gòu)Γ的秘密共享方案是指：
(1)對(duì)于Γ的任何一個(gè)授權(quán)子集A∈Γ，A中的全體成員可以利用他們所擁有的秘密份額來(lái)恢復(fù)秘密S；
(2)對(duì)于Γ的任何一個(gè)非授權(quán)子集BP，BΓ，B中的成員無(wú)法利用他們的秘密份額來(lái)重新恢復(fù)秘密S。
秘密共享的概念最早由Shamir和Blakley在1979年提出，并給出(r，n)秘密共享門限方案。所謂(r，n)(其中r、n為正整數(shù)，且r≤n)秘密共享門限方案是指在用戶數(shù)為n的用戶集團(tuán)內(nèi)共享某個(gè)秘密(如K)的方法。在這個(gè)方法中，任意r個(gè)屬于集團(tuán)的用戶都能合作計(jì)算出K的值，但當(dāng)用戶個(gè)數(shù)少于r時(shí)不能計(jì)算出K。如n個(gè)用戶間共享一個(gè)密鑰K，每個(gè)用戶i持有一個(gè)密鑰碎片ki(i=1，2，3，…，n)，基于其中任意不同的r(r≤n)個(gè)密鑰碎片ki1，ki2，…，kir(1≤i1，i2，…，ir≤n)都可以恢復(fù)出密鑰K，而由任意r-1個(gè)或更少的密鑰碎片都不能得出關(guān)于密鑰K的信息。
應(yīng)用(r，n)秘密共享體制，攻擊者必須獲得超過(guò)一定數(shù)量(門限值r)的秘密碎片才能獲得密鑰，這樣提高了系統(tǒng)的安全性；當(dāng)某些碎片(不超過(guò)n-r個(gè))丟失或被毀時(shí)，利用其它秘密份額仍然能夠獲得秘密，這樣提高了系統(tǒng)的可靠性。在恢復(fù)秘密K時(shí)，參與者必須提供正確的秘密份額，否則恢復(fù)會(huì)失敗，不正確的秘密份額又稱為惡意子密。秘密共享體制在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用廣泛，可用于分散重要的信息，如通信密鑰的管理、數(shù)據(jù)安全、銀行網(wǎng)絡(luò)管理、導(dǎo)彈控制發(fā)射等。
對(duì)于聯(lián)合數(shù)字水印來(lái)說(shuō)，其嵌入過(guò)程與一般水印的嵌入過(guò)程相同。但是在聯(lián)合用戶的應(yīng)用背景下，當(dāng)檢測(cè)過(guò)程不成功時(shí)，嵌入單一聯(lián)合數(shù)字水印不具備分辨單個(gè)聯(lián)合用戶的能力。例如設(shè)用戶為A、B，當(dāng)水印檢測(cè)成功時(shí)，即可認(rèn)定用戶A、B都為具有部分聯(lián)合所有權(quán)的用戶，而且A、B一起擁有對(duì)水印作品的所有聯(lián)合所有權(quán)。但當(dāng)水印檢測(cè)不成功時(shí)，無(wú)法分辨下列三種所有權(quán)分布情況：
(1)用戶A、B皆為不合法的聯(lián)合用戶。
(2)僅用戶A為不合法的聯(lián)合用戶。
(3)僅用戶B為不合法的聯(lián)合用戶。
為了分辨單個(gè)聯(lián)合用戶，除了嵌入生成的長(zhǎng)度為2L的聯(lián)合數(shù)字水印W外，用戶A可以嵌入自己的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的水印W1，同時(shí)用戶B也嵌入屬于用戶B的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的水印W2。這樣檢測(cè)結(jié)果可能有以下情形：
(1)成功檢測(cè)到所有水?。篧、W1、W2。
(2)水印W、W1檢測(cè)不成功，僅成功檢測(cè)水印W2。
(3)水印W、W2檢測(cè)不成功，僅成功檢測(cè)水印W1。
(4)所有水印檢測(cè)均不成功。
對(duì)以上情形分別判斷為：
(1)所有水印被成功檢測(cè)，用戶A、B都為合法聯(lián)合用戶。
(2)僅成功檢測(cè)水印W2，那么僅用戶B都為合法聯(lián)合用戶。
(3)僅成功檢測(cè)水印W1，那么僅用戶A都為合法聯(lián)合用戶。
(4)所有水印均不能被成功檢測(cè)，用戶A、B都不具備聯(lián)合所有權(quán)。
[摘要]本文簡(jiǎn)要介紹數(shù)字水印技術(shù)的定義，給出了數(shù)字水印系統(tǒng)框架的描述，并大致介紹了聯(lián)合數(shù)字水印的一些思想。針對(duì)DCT變換在比特率較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯塊效應(yīng)的缺點(diǎn)，提出一種采用Gabor變換的嵌入方法，使聯(lián)合數(shù)字水印技術(shù)更加完善。
[關(guān)鍵詞]數(shù)字水印聯(lián)合數(shù)字水印秘密共享體制離散余弦變換DCT
參考文獻(xiàn)：
[1]陶亮，陶林.DGT與DCT在圖像編碼中的性能比較.
[2]陳海永.DCT域圖像水印算法的研究.
[3]陶亮，莊鎮(zhèn)泉.二維實(shí)值離散Gabor變換與DCT在圖像編碼中性能的比較.200.
【關(guān)鍵詞】數(shù)字水?。浑[蔽性；魯棒性
隨著信息時(shí)代的到來(lái)，特別是Internet的普及，信息的安全保護(hù)問(wèn)題日益突出。當(dāng)前的信息安全技術(shù)基本上都以密碼學(xué)理論為基礎(chǔ)，無(wú)論是采用傳統(tǒng)的密鑰系統(tǒng)還是公鑰系統(tǒng)，其保護(hù)方式都是控制文件的存取，即將文件加密成密文，使非法用戶不能解讀。但隨著計(jì)算機(jī)處理能力的快速提高，這種通過(guò)不斷增加密鑰長(zhǎng)度來(lái)提高系統(tǒng)密級(jí)的方法變得越來(lái)越不安全。另一方面，多媒體技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，需要進(jìn)行加密、認(rèn)證和版權(quán)保護(hù)的聲像數(shù)據(jù)也越來(lái)越多。數(shù)字化的聲像數(shù)據(jù)從本質(zhì)上說(shuō)就是數(shù)字信號(hào)，如果對(duì)這類數(shù)據(jù)也采用密碼加密方式，則其本身的信號(hào)屬性就被忽略了。最近幾年，許多研究人員放棄了傳統(tǒng)密碼學(xué)的技術(shù)路線，嘗試用各種信號(hào)處理方法對(duì)聲像數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏加密，并將該技術(shù)用于制作多媒體的“數(shù)字水印”。
一、數(shù)字時(shí)代的密寫(xiě)術(shù)———數(shù)字水印
數(shù)字水印（DigitalWatermark）技術(shù)是指用信號(hào)處理的方法在數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽的標(biāo)記，這種標(biāo)記通常是不可見(jiàn)的，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。嵌入數(shù)字作品中的信息必須具有以下基本特性才能稱為數(shù)字水?。?/p>
（一）隱蔽性
嵌入水印后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)相比，應(yīng)感覺(jué)不到差別。嵌入水印后的數(shù)據(jù)不應(yīng)該包括人們可以感覺(jué)到的失真而造成原始數(shù)據(jù)質(zhì)量下降，這是一個(gè)具有主觀性的屬性，因而目前沒(méi)有一個(gè)定量的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。
（二）魯棒性
所謂魯棒性是指在經(jīng)歷多種無(wú)意或有意的信號(hào)處理過(guò)程后，數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別。嵌入水印后的數(shù)據(jù)經(jīng)受對(duì)數(shù)據(jù)一些惡意的處理，譬如濾波、再量化、抖動(dòng)等以及一些蓄意的攻擊后，應(yīng)該還能得到嵌入的數(shù)據(jù)。
（三）密鑰的唯一性
即不同的密鑰不應(yīng)產(chǎn)生等同的水印。
（四）檢測(cè)的可靠性
水印檢測(cè)出錯(cuò)的概率應(yīng)小于某一合適門限值。這一特性描述了水印檢測(cè)算法必須具有一定的確信度。
二、數(shù)字水印的分類
數(shù)字水印技術(shù)可以從不同的角度進(jìn)行劃分。
（一）按特性劃分
按水印的特性可以將數(shù)字水印分為魯棒數(shù)字水印和脆弱數(shù)字水印兩類。
（二）按水印所附載的媒體劃分
按水印所附載的媒體，我們可以將數(shù)字水印劃分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以及用于三維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格水印等。
（三）按檢測(cè)過(guò)程劃分
按水印的檢測(cè)過(guò)程可以將數(shù)字水印劃分為明文水印和盲水印。明文水印在檢測(cè)過(guò)程中需要原始數(shù)據(jù)，而盲水印的檢測(cè)只需要密鑰，不需要原始數(shù)據(jù)。
（四）按內(nèi)容劃分
按數(shù)字水印的內(nèi)容可以將水印劃分為有意義水印和無(wú)意義水印。有意義水印是指水印本身也是某個(gè)數(shù)字圖像或數(shù)字音頻片段的編碼；無(wú)意義水印則只對(duì)應(yīng)于一個(gè)序列號(hào)。
（五）按用途劃分
按水印的用途，我們可以將數(shù)字水印劃分為票據(jù)防偽水印、版權(quán)保護(hù)水印、篡改提示水印和隱蔽標(biāo)識(shí)水印。
（六）按水印隱藏的位置劃分
按數(shù)字水印的隱藏位置，我們可以將其劃分為時(shí)（空）域數(shù)字水印、頻域數(shù)字水印、時(shí)/頻域數(shù)字水印和時(shí)間/尺度域數(shù)字水印。
三、數(shù)字水印的應(yīng)用
多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展和Internet的普及帶來(lái)了一系列政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和文化問(wèn)題，產(chǎn)生了許多新的研究熱點(diǎn)，以下幾個(gè)引起普遍關(guān)注的問(wèn)題構(gòu)成了數(shù)字水印的研究背景。
（一）數(shù)字作品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)
數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)是當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于數(shù)字作品的拷貝、修改非常容易，而且可以做到與原作完全相同，所以原創(chuàng)者不得不采用一些嚴(yán)重?fù)p害作品質(zhì)量的辦法來(lái)加上版權(quán)標(biāo)志，而這種明顯可見(jiàn)的標(biāo)志很容易被篡改?！皵?shù)字水印”利用數(shù)據(jù)隱藏原理使版權(quán)標(biāo)志不可見(jiàn)或不可聽(tīng)，既不損害原作品，又達(dá)到了版權(quán)保護(hù)的目的。然而實(shí)事求是地說(shuō)，目前市場(chǎng)上的數(shù)字水印產(chǎn)品在技術(shù)上還不成熟，很容易被破壞或破解，距離真正的實(shí)用還有很長(zhǎng)的路要走。（二）商務(wù)交易中的票據(jù)防偽
隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，特別是精度超過(guò)1200dpi的彩色噴墨、激光打印機(jī)和高精度彩色復(fù)印機(jī)的出現(xiàn)，使得貨幣、支票以及其他票據(jù)的偽造變得更加容易。另外，在從傳統(tǒng)商務(wù)向電子商務(wù)轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)大量過(guò)度性的電子文件，如各種紙質(zhì)票據(jù)的掃描圖像等。即使在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)成熟以后，各種電子票據(jù)也還需要一些非密碼的認(rèn)證方式。數(shù)字水印技術(shù)可以為各種票據(jù)提供不可見(jiàn)的認(rèn)證標(biāo)志，從而大大增加了偽造的難度。
（三）聲像數(shù)據(jù)的隱藏標(biāo)識(shí)和篡改提示
數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)信息往往比數(shù)據(jù)本身更具有保密價(jià)值。沒(méi)有標(biāo)識(shí)信息的數(shù)據(jù)有時(shí)甚至無(wú)法使用，但直接將這些重要信息標(biāo)記在原始文件上又很危險(xiǎn)。數(shù)字水印技術(shù)提供了一種隱藏標(biāo)識(shí)的方法，標(biāo)識(shí)信息在原始文件上是看不到的，只有通過(guò)特殊的閱讀程序才可以讀取。這種方法已經(jīng)被國(guó)外一些公開(kāi)的遙感圖像數(shù)據(jù)庫(kù)所采用。此外，數(shù)據(jù)的篡改提示也是一項(xiàng)很重要的工作。現(xiàn)有的信號(hào)拼接和鑲嵌技術(shù)可以做到“移花接木”而不為人知，因此，如何防范對(duì)圖像、錄音、錄像數(shù)據(jù)的篡改攻擊是重要的研究課題?；跀?shù)字水印的篡改提示是解決這一問(wèn)題的理想技術(shù)途徑，通過(guò)隱藏水印的狀態(tài)可以判斷聲像信號(hào)是否被篡改。
（四）隱蔽通信及其對(duì)抗
數(shù)字水印所依賴的信息隱藏技術(shù)不僅提供了非密碼的安全途徑，更引發(fā)了信息戰(zhàn)尤其是網(wǎng)絡(luò)情報(bào)戰(zhàn)的革命，產(chǎn)生了一系列新穎的作戰(zhàn)方式，引起了許多國(guó)家的重視。網(wǎng)絡(luò)情報(bào)戰(zhàn)是信息戰(zhàn)的重要組成部分，其核心內(nèi)容是利用公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保密數(shù)據(jù)傳送。迄今為止，學(xué)術(shù)界在這方面的研究思路一直未能突破“文件加密”的思維模式，然而，經(jīng)過(guò)加密的文件往往是混亂無(wú)序的，容易引起攻擊者的注意。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得利用公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保密通信有了新的思路，利用數(shù)字化聲像信號(hào)相對(duì)于人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)冗余，可以進(jìn)行各種時(shí)（空）域和變換域的信息隱藏，從而實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。
四、數(shù)字水印的未來(lái)
數(shù)字水印技術(shù)還有很多其它用途，并且其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。除了技術(shù)發(fā)展，市場(chǎng)營(yíng)銷和商業(yè)規(guī)劃也極為重要，并且需要有深度的分析與戰(zhàn)略計(jì)劃。技術(shù)推廣和普及也必不可少，以保證市場(chǎng)為接受數(shù)字水印技術(shù)做好準(zhǔn)備。對(duì)此提出一些想法。
第一，如何利用水印算法，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中解決多媒體信息安全問(wèn)題，成為了當(dāng)前一個(gè)研究熱點(diǎn)。多媒體信息的安全問(wèn)題是：安全傳遞、訪問(wèn)控制和版權(quán)保護(hù)。通迃加密解密可以實(shí)現(xiàn)前兩個(gè)目的，但是，解密后的數(shù)據(jù)可以隨意在網(wǎng)絡(luò)上分布、傳播。在數(shù)字內(nèi)容中嵌入唯一的標(biāo)志（即數(shù)字水?。诔霈F(xiàn)爭(zhēng)端糾紛時(shí)，根據(jù)提出的水印，可以證明真正的版權(quán)擁有者，或者找出非法傳播的人。但是，這些應(yīng)用只是被動(dòng)的在爭(zhēng)端發(fā)生時(shí)才體現(xiàn)出來(lái)，而且由于缺乏相應(yīng)的法律支持，這些想法沒(méi)有真正的實(shí)施。因此，有人提出數(shù)字水印，利用移動(dòng)技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)上自動(dòng)搜尋非法或未授權(quán)的數(shù)字媒體內(nèi)容，但是，其前提是主機(jī)需要安裝相應(yīng)的程序，因而帶來(lái)了新的安全問(wèn)題。我們提出在網(wǎng)絡(luò)通信路上，如在路由器中加入水印檢測(cè)算法（數(shù)字水?。?，在網(wǎng)路上檢測(cè)非法傳播，從而杜絕網(wǎng)絡(luò)上數(shù)字媒體內(nèi)容的非法傳播。
第二，目前關(guān)于多播體系下嵌入水印的方案有人已經(jīng)提出。但是，在此方案下的水印需要滿足的具體特性，還沒(méi)有詳細(xì)的考察。傳統(tǒng)的多播基于Internet首先要研究多播體系下的水印算法需要滿足的特性，然后，針對(duì)特性設(shè)計(jì)相應(yīng)的水印算法。
第三，數(shù)字影院的建設(shè)需要利用數(shù)字水印保護(hù)，通過(guò)嵌入不同版本的水印，跟蹤非法泄漏。其中，對(duì)于小規(guī)模的應(yīng)用，只要嵌入魯棒水印，就可以很好地滿足要求。對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用，則主要考慮共謀攻擊。另外，還要結(jié)合數(shù)字影院的體系結(jié)構(gòu)，如果采用多播，則要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)特性和壓縮編碼。
第四，提出activewatermark概念。首先，在媒體中嵌入不同等級(jí)的水印，決定用戶的權(quán)限，在網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)提取水印，路由器根據(jù)這些水印的權(quán)限，決定是否轉(zhuǎn)發(fā)，并且提供截獲的詳細(xì)報(bào)告。其次，在防火墻中嵌入水印模塊，對(duì)出去的媒體內(nèi)容，提取水印，根據(jù)水印判斷是否為重要的內(nèi)容，不能外泄，對(duì)局域網(wǎng)的多媒體內(nèi)容提供有效保護(hù)；對(duì)傳進(jìn)來(lái)的多媒體內(nèi)容，可以根據(jù)提取的水印判斷員工是否有權(quán)使用，從而防止出現(xiàn)不必要的違法侵權(quán)行為。
【參考文獻(xiàn)】
[1]周瑞輝，荊繼武．信息安全的新興領(lǐng)域--信息隱藏[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2001，(7)．
[論文摘要]電子商務(wù)的迅速發(fā)展，使電子商務(wù)安全問(wèn)題不容忽視。從數(shù)字水印技術(shù)的信息隱藏、不可見(jiàn)性，魯棒性，安全性等特點(diǎn)出發(fā)，把數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用到電子商務(wù)安全保護(hù)中，解決電子商務(wù)安全中的數(shù)字作品版權(quán)信息驗(yàn)證，電子票據(jù)保護(hù)，身份鑒別、篡改提示等問(wèn)題。
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月異，使電子商務(wù)的發(fā)展變得更加迅猛。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中一些不可預(yù)料的危險(xiǎn)環(huán)節(jié)，也使電子商務(wù)安全問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的認(rèn)證和訪問(wèn)控制技術(shù)、密碼技術(shù)并不能全面解決電子商務(wù)安全問(wèn)題，所以一種新興的信息安全技術(shù)——數(shù)字水印技術(shù)被應(yīng)用到電子商務(wù)中。
一、數(shù)字水印定義、功能及原理
數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的重要分支。所謂數(shù)字水?。―igitalWatermarking）是指嵌入數(shù)字載體(包括多媒體、文檔、軟件等)中的數(shù)字信號(hào)，它可以是圖像、文字、符號(hào)、數(shù)字等所有可以作為標(biāo)識(shí)的信息。數(shù)字水印既不影響原始載體的正常使用及存在價(jià)值，也不容易被人感知。
通過(guò)隱藏在載體中的標(biāo)識(shí)信息即數(shù)字水印，可以達(dá)到驗(yàn)證和確認(rèn)內(nèi)容提供者、購(gòu)買者、隱藏信息或判斷載體是否被篡改等目的。
數(shù)字水印算法的原理大都相同，即對(duì)時(shí)（空）域或變換域中的一些參數(shù)進(jìn)行微小的變動(dòng)，在某些位置嵌入一定的數(shù)據(jù)，生成數(shù)字水印，當(dāng)需要檢測(cè)時(shí)，從載體中提取水印，與原水印進(jìn)行比較，檢測(cè)水印是否被篡改等。近年來(lái)研究者從不同角度提高和改進(jìn)數(shù)字水印算法，其實(shí)都是以提高水印的魯棒性為目的的。
典型的數(shù)字水印算法有以下幾類：空域算法，變化域算法，壓縮域算法，NEC算法，生理模型算法等。
二、數(shù)字水印的特點(diǎn)和分類
根據(jù)數(shù)字水印的定義及功能，可以看出數(shù)字水印具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
不可見(jiàn)性：數(shù)字水印作為標(biāo)識(shí)信息隱藏于數(shù)字作品中，對(duì)攔截者而言，應(yīng)不可見(jiàn)。
安全性：數(shù)字水印應(yīng)當(dāng)具備難以篡改或偽造的要求，并應(yīng)當(dāng)具有較低的誤檢測(cè)率和較強(qiáng)的抵抗性
魯棒性：在經(jīng)過(guò)多種信號(hào)處理過(guò)程后，數(shù)字水印仍能保持部分完整性及檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
脆弱性：能直接反映出水印是否遭受篡改等。
根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字水印分為以下幾類。
按照水印特點(diǎn)劃分：魯棒性水印和脆弱水印。
按照水印隱藏位置劃分：時(shí)域數(shù)字水印、空域數(shù)字水印、頻域數(shù)字水印等。
按照水印檢測(cè)過(guò)程劃分：明文水印和盲水印。
按照水印是否可見(jiàn)劃分：可見(jiàn)水印和不可見(jiàn)水印。
按照水印內(nèi)容劃分：有意義水印和無(wú)意義水印。
當(dāng)然，數(shù)字水印還可以按照用途、水印載體等多種方式來(lái)劃分成更多的小類，這里不再一一列舉。三、數(shù)字水印技術(shù)在電子商務(wù)中的應(yīng)用
數(shù)字水印技術(shù)在電子商務(wù)中的應(yīng)用集中表現(xiàn)在電子商務(wù)安全保護(hù)問(wèn)題中。電子商務(wù)安全可以分為網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全。網(wǎng)絡(luò)安全復(fù)雜且受多種因素影響，要解決電子商務(wù)安全問(wèn)題，必須把信息安全作為問(wèn)題切入點(diǎn)。
目前，電子商務(wù)信息安全方面已經(jīng)使用到了加密技術(shù)，安全認(rèn)證技術(shù)等多種安全保護(hù)技術(shù)，但仍有部分問(wèn)題得不到解決。
首先，電子商務(wù)中數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)問(wèn)題。在知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系日益完善的今天，版權(quán)問(wèn)題已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，也是數(shù)字作品提供者必須正視的問(wèn)題。研究者試圖尋找一種方法，既不損害原作品，又達(dá)到版權(quán)保護(hù)的目的，于是，與傳統(tǒng)水印功能幾乎相同的“數(shù)字水印”被應(yīng)用到電子商務(wù)中。數(shù)字水印技術(shù)利用信息隱藏原理使版權(quán)標(biāo)志不可見(jiàn)或不可聽(tīng)，“悄然”存在與數(shù)字作品之中。
目前應(yīng)用數(shù)字水印來(lái)解決版權(quán)保護(hù)問(wèn)題多用在軟件作品中，比較著名的就是IBM公司的“數(shù)字圖書(shū)館”軟件的數(shù)字水印功能，以及Adobe公司的Photoshop軟件中集成了Digimarc公司的數(shù)字水印插件。
其次，電子交易中的電子票據(jù)的防偽問(wèn)題。隨著商務(wù)活動(dòng)電子化和自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變，許多交易活動(dòng)都轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮咏灰?，其中電子票?jù)的安全保護(hù)變得猶為重要。數(shù)字水印技術(shù)可以在交易雙方的電子票據(jù)中嵌入交易時(shí)間和簽名等認(rèn)證信息，使交易過(guò)程具有不可抵賴性。而且數(shù)字水印技術(shù)在電子票據(jù)中隱藏了不可見(jiàn)的標(biāo)識(shí)信息，無(wú)形中也增加了不法分子偽造篡改票據(jù)的難度。水印還具有法律效力，可以在交易出現(xiàn)法律糾紛時(shí)，作為證據(jù)使用。
還有，身份驗(yàn)證信息的真?zhèn)舞b別問(wèn)題。目前，用于信息安全的加密技術(shù)對(duì)于電子形式的身份驗(yàn)證信息具有良好的保護(hù)功能，但無(wú)法作為書(shū)面憑證進(jìn)行鑒別。而通過(guò)使用數(shù)字水印技術(shù)，把電子身份驗(yàn)證信息隱藏到普通的憑證圖像當(dāng)中，使身份憑證具有不可復(fù)制和不可抵賴等特性，實(shí)現(xiàn)了電子信息和書(shū)面信息的雙重保護(hù)。
重要標(biāo)識(shí)信息的隱藏和篡改提示。許多交易作品的使用必須依賴作品中一些標(biāo)識(shí)信息，如果直接把此類信息標(biāo)注在原始作品上，會(huì)引起一些不必要的麻煩，而利用數(shù)字水印技術(shù)就可以把重要信息隱藏在原始作品中，通過(guò)特殊的閱讀程序（水印檢測(cè)工具等）來(lái)讀取。數(shù)字水印技術(shù)還可以用于數(shù)字信號(hào)的篡改提示，通過(guò)水印的狀態(tài)來(lái)檢測(cè)數(shù)字信號(hào)是否遭到篡改。
通信過(guò)程的信息隱藏。用于信息安全保護(hù)的常用方法是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，這樣往往更容易引起攻擊方的注意，從另一個(gè)角度出發(fā)，在人類視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等無(wú)法感知的范圍之內(nèi)，對(duì)各種時(shí)（空）域、變換域進(jìn)行微小的改變，從而實(shí)現(xiàn)信息隱藏，達(dá)到通信過(guò)程信息安全保護(hù)的目的。
四、結(jié)束語(yǔ)
數(shù)字水印技術(shù)作為一種新興的安全保護(hù)技術(shù)應(yīng)用到電子商務(wù)中，表現(xiàn)出其顯著的作用和功效，因?yàn)閰^(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)或安全認(rèn)證技術(shù)，為信息安全保護(hù)領(lǐng)域帶來(lái)了新思路。但是，由于目前數(shù)字水印技術(shù)本身并不完善，應(yīng)用到電子商務(wù)中還存在很多實(shí)際的問(wèn)題。例如，水印檢測(cè)的簡(jiǎn)便性，水印的魯棒性，等等，這些也將作為研究者進(jìn)一步努力的方向。
參考文獻(xiàn)：
論文摘要：從信息論的角度，針對(duì)基于高斯噪聲信道的數(shù)字水印容量作了初步探索。在詳細(xì)闡述圖像數(shù)字水印基本原理和水印信道的構(gòu)造及生成方式的基礎(chǔ)上，針對(duì)高斯信源分布具有最大的不確定性、能夠在所有的二階隨機(jī)分布中提供最大信息熵的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了在高斯分布情況下的整個(gè)水印信道通信過(guò)程；并引入平均互信息理論，給出了基于高斯的水印信道容量的最大通信速率；同時(shí)分析了加性噪聲信道下的容量問(wèn)題，將高斯分布擴(kuò)展到了非高斯分布，給出并優(yōu)化了容量計(jì)算表達(dá)式，同時(shí)利用MATLAB軟件工具給出了非高斯信源水印容量與受限失真度的二維和三維關(guān)系仿真曲線；最后結(jié)合實(shí)際給出了結(jié)果分析。
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字水印；信道容量；高斯噪聲信道;攻擊信道；信息論；
0引言
數(shù)字水印可視為通信理論的一種應(yīng)用[2]。隨著對(duì)數(shù)字水印算法可靠性要求的提高，目前的數(shù)字水印不論在數(shù)學(xué)理論上和技術(shù)上均不成熟，對(duì)數(shù)字水印系統(tǒng)的公式描述仍然沒(méi)有統(tǒng)一的定論，在數(shù)字水印系統(tǒng)最終性能方面存在較多的不確定性[1,7,8]。這些均可以從信息論的角度上尋求解決出路。
數(shù)字水印系統(tǒng)分為水印嵌入編碼，攻擊信道，和水印譯碼三個(gè)模塊。這里，我們對(duì)一般數(shù)字水印模型提出了改進(jìn)，在水印嵌入之前加入待嵌入信號(hào)預(yù)處理，給出了對(duì)于水印通信模型的更加恰當(dāng)?shù)拿枋?，如圖1。
根據(jù)改進(jìn)系統(tǒng)框圖，數(shù)字水印的實(shí)施過(guò)程可分為如下步（只考慮圖像水?。?/p>
（1）密鑰生成：在進(jìn)行水印處理之前，隨機(jī)密鑰經(jīng)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器生成，并在編碼和譯碼端可知；該密鑰與待嵌入消息M和原始載體信宿相互獨(dú)立。
（2）形成水印信號(hào)：通過(guò)一預(yù)處理器對(duì)消息M作壓縮或編碼預(yù)處理，同時(shí)還可利用原始載體信宿提供的邊信息進(jìn)行預(yù)編碼，保證水印的唯一性，改善誤碼率，提高通信容量。
（3）水印嵌入：待嵌入消息水印信號(hào)M通過(guò)某種算法，與密鑰進(jìn)行相關(guān)處理，被嵌入長(zhǎng)為N的載體序列中，生成的圖像水印可表示為，且。
（4）攻擊信道：該生成水印在傳輸過(guò)程中將會(huì)受到惡意攻擊導(dǎo)致其中的W信號(hào)被去除而生成被修改的信號(hào)。
（5）提取或檢測(cè)水?。航柚驾d體圖像（私有水印或非盲水?。虿灰蕾囋菆D像（公開(kāi)水印或盲水?。孟嚓P(guān)接收機(jī)、匹配濾波器、最大后驗(yàn)概率譯碼規(guī)則（MAP）來(lái)提取或檢測(cè)水印。1、信道容量的數(shù)學(xué)分析
水印的信道容量是所有可達(dá)速率的上限。根據(jù)理論分析表明[1,7,8]，它由如下三個(gè)參量決定：嵌入失真,攻擊失真，以及載體信宿的概率分布函數(shù){PS}。
可以證明：當(dāng)原始載體信源的功率（方差）為，那么對(duì)于公開(kāi)水印和私有水印，其信道容量均不超過(guò)。其中：首先定義區(qū)間：
，(10)
通過(guò)計(jì)算，當(dāng)時(shí)，可以得到區(qū)間為空域。當(dāng)區(qū)域非空時(shí)，定義水印容量
＝(11)
特別的，當(dāng)載體信源S滿足零均值，方差為且獨(dú)立同分布的高斯分布時(shí)，公開(kāi)水印與私有水印具有相同的水印信道容量，且該容量正好等于上限。
2、信道容量計(jì)算公式的簡(jiǎn)化
上述容量計(jì)算公式過(guò)于復(fù)雜，可進(jìn)行如下化簡(jiǎn)，根據(jù)水印的信道容量公式(11)，我們有
＝
＝＝
=（12）
而前面(10)已經(jīng)定義區(qū)間：
，
根據(jù)上面的推導(dǎo)，可把暫看作常量，那么容量C決定于中間變量的取值，即根據(jù)適當(dāng)?shù)倪x取值得到最大化的C；但實(shí)際上由(10)式我們可以看到的取值范圍又由決定。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募s束和簡(jiǎn)化，最終我們可以得到
(13)
但考慮到，當(dāng)時(shí)，實(shí)際上這種攻擊對(duì)水印是完全無(wú)效的[5];因而攻擊者不會(huì)采用。所以進(jìn)一步給出攻擊失真的取值范。在小范圍失真下，即，有，所以可得到小范圍失真條件下的容量近似公式：
(14)
根據(jù)上式，我們可以看到在小范圍失真情況下，容量與載體信源的統(tǒng)計(jì)概率分布無(wú)關(guān)。當(dāng)時(shí)，根據(jù)上式，可以得到容量C=0.5bit/Symbol。
3、模型的約束性優(yōu)化和擴(kuò)展
為了更好的理解水印系統(tǒng)，簡(jiǎn)化分析，可引入加性噪聲信道的概念。對(duì)比乘性信道，加性噪聲信道具有統(tǒng)計(jì)分布參數(shù)（如方差）簡(jiǎn)單加的特點(diǎn)，這對(duì)模型的分析十分有利。實(shí)際上，目前關(guān)于信息論的許多研究都從加性噪聲信道分析入手[1，5]。
可以將經(jīng)攻擊偽造后的消息Y寫(xiě)成如下形式：
其中，，。(15)
圖2數(shù)字水印博弈模型
根據(jù)上式，可將水印理解成一種帶有邊信息的通信博弈[2]。將理解為被傳輸?shù)男盘?hào)，同時(shí)受到加性噪聲S的破壞（這里將載體信源看作相對(duì)于的加性噪聲）；S在傳輸端可知。而可以理解成一種可加性干擾信號(hào)，該信號(hào)由決定。那么，當(dāng)失真測(cè)量為簡(jiǎn)單的差度量度時(shí)，該失真度由加在上的干擾限制決定。特別的，在本例中，因，系統(tǒng)失真由加在被傳輸?shù)纳系目偢蓴_功率決定，即功率受限。同樣的，如果，那么可加性干擾信號(hào)也是功率受限信號(hào)。
考慮信道的輸出為，其中輸入的功率受限為；S為任意的功率受限且各態(tài)歷經(jīng)的過(guò)程，并假設(shè)S僅在編碼的時(shí)候是可知的，而在解碼是是未知的。為一穩(wěn)態(tài)高斯過(guò)程，對(duì)編碼和譯碼均不可知。假設(shè)S和相互獨(dú)立，其聯(lián)合概率分布與獨(dú)立。
考慮S和均為滿足獨(dú)立等同概率分布的隨機(jī)變量；特別的，S任意分布（可以為非高斯分布），而滿足零均值，方差為的高斯分布。也為滿零均值，方差為的高斯分布，并且與S和的聯(lián)合概率獨(dú)立。同時(shí)設(shè)輔助隨機(jī)變量。那么，有
,(16)
可以證明，在條件下，隨機(jī)變量和不相關(guān)，且相互獨(dú)立。因和均為高斯分布，那么也滿足高斯分布。又因S和相互獨(dú)立，所以隨機(jī)變量與也相互獨(dú)立。這樣，可以推出如下結(jié)論：
(17)
同時(shí)，與獨(dú)立表明：
(18)
所以，綜合上述兩式，可以得出：
(19)
上式最后一等號(hào)的成立是因?yàn)闈M足零均值，方差為的高斯分布；滿足零均值，方差為的高斯分布；同時(shí)考慮的是加性噪聲，因此兩個(gè)，聯(lián)合分布的方差即為兩者方差的簡(jiǎn)單和。根據(jù)高斯分布的熵公式[6]很容易得出上述結(jié)論。
引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導(dǎo)流堤、泄洪閘、人工彎道、進(jìn)水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道。在人工彎道進(jìn)口處，修建導(dǎo)流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導(dǎo)流，使水流平順的進(jìn)入引水彎道。設(shè)置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進(jìn)入人工彎道，保證引水彎道有良好的進(jìn)水條件；在洪水季節(jié)，泄水排沙，平時(shí)可關(guān)閉壅水，保證下游工農(nóng)業(yè)用水，在寒冷季節(jié)還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設(shè)計(jì)時(shí)，要充分利用天然穩(wěn)定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設(shè)計(jì)流量要綜合考慮進(jìn)水閘的流量和含沙量較大季節(jié)河灣流量，使彎道內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的橫向環(huán)流作用，有利于排沙。進(jìn)水閘與沖沙閘設(shè)置在引水彎道末端，按正面引水側(cè)面排沙的原則布置，進(jìn)水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進(jìn)水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫(kù)容，有利于定期沖沙。進(jìn)水閘前設(shè)置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強(qiáng)橫向環(huán)流的作用，還可將泥沙導(dǎo)向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到?jīng)_沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動(dòng)水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進(jìn)水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護(hù)坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進(jìn)行消能，使水流在消力池中發(fā)生淹沒(méi)水躍，池中布置排水孔，下設(shè)砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運(yùn)行。下游引水渠道根據(jù)水力最佳斷面及經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。
2引水樞紐主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
樞紐工程總體布置：根據(jù)基本資料確定工程的等級(jí)、級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)，可參考《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水閘》、《取水工程》等文獻(xiàn)，并結(jié)合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長(zhǎng)度等參數(shù)，根據(jù)工程各主要建筑物的作用和設(shè)計(jì)原理，合理布置建筑物的位置。樞紐工程水力設(shè)計(jì)：首先，根據(jù)水力最佳斷面和經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學(xué)》中的迭代計(jì)算公式確定渠道正常水深；其次，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位；最后，根據(jù)《水力學(xué)》進(jìn)行各閘的消能防沖計(jì)算。
樞紐工程防滲計(jì)算：根據(jù)工程的要求，需對(duì)進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位都進(jìn)行防滲計(jì)算，計(jì)算過(guò)程相似；根據(jù)《水工建筑物》擬定各閘室的地下輪廓，采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算。首先進(jìn)行阻力系數(shù)的計(jì)算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計(jì)算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進(jìn)行比較，均要滿足閘基的抗?jié)B穩(wěn)定要求。閘室穩(wěn)定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚(yáng)壓力；根據(jù)荷載和偏心受壓公式分別驗(yàn)算各閘室完建期、設(shè)計(jì)洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應(yīng)力，結(jié)果均要滿足規(guī)范要求；根據(jù)《水閘》公式，驗(yàn)算各閘室的抗滑穩(wěn)定性，結(jié)果均要滿足閘室的抗滑穩(wěn)定要求。
關(guān)鍵詞：飲用水水處理納濾膜分離技術(shù)
前言
膜分離技術(shù)是物質(zhì)分離技術(shù)中的一個(gè)單元操作。膜法分離的最大特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)力主要為壓力，不伴隨需要大量熱能的變化。因而有節(jié)能、可連續(xù)操作、便于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。膜分離中的微濾（MF）、超濾（UF）不能脫除各種低分子物質(zhì)，故單獨(dú)使用時(shí)，出水質(zhì)量仍較差。反滲透膜（RO）有較強(qiáng)的去除率，但在去除有害物質(zhì)的同時(shí)也去除了水中大量有益的無(wú)機(jī)離子，出水呈酸性，不符合人體需要。而納濾膜（NF）分離技術(shù)在有效去除水中有害物質(zhì)的同時(shí)，還能保留大多數(shù)人體必須的無(wú)機(jī)離子，且出水pH值變化不大。這種水處理方法對(duì)于我國(guó)目前的飲食結(jié)構(gòu)而言，尤其是營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)單一的人員來(lái)說(shuō)，更易被接受，也更加合理。
為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究納濾膜，以便其更有效地應(yīng)用于水處理，我們安裝了兩種型號(hào)的納濾膜設(shè)備并進(jìn)行了比較研究，這兩種型號(hào)的納濾膜均由美國(guó)Trisep公司生產(chǎn)，材質(zhì)為PA，型號(hào)分別為NF1（NFTS40）和NF7（NFTS80）。
1、納濾膜的定義及分離原理
1.1納濾膜的定義、特點(diǎn)
NF膜早期被稱為松散反滲透（LooseRO）膜，是80年代初繼典型的RO復(fù)合膜之后開(kāi)發(fā)出來(lái)的?？蛇@樣來(lái)論述“納濾”的概念：適宜于分離分子量在200g/mol以上，分子大小約為1nm的溶解組分的膜工藝。
納濾膜的一個(gè)特點(diǎn)是具有離子選擇性：具有一價(jià)陰離子的鹽可以大量滲過(guò)膜（但并不是無(wú)阻擋的），然而膜對(duì)具有多價(jià)陰離子的鹽（例如硫酸鹽和碳酸鹽）的截留率則高得多。因此，鹽的滲透性主要由陰離子的價(jià)態(tài)決定。
1.2納濾膜的分離原理
納濾過(guò)程之所以具有離子選擇性，是由于在膜上或者膜中有負(fù)的帶電基團(tuán)，它們通過(guò)靜電互相作用，阻礙多價(jià)離子的滲透。根據(jù)文獻(xiàn)［1］說(shuō)明，可能的荷電密度為0.5～2meq/g.
為此，我們可用道南效應(yīng)加以解釋：
ηj=μj+zj.F.φ
式中ηj——電化學(xué)勢(shì)；
μj——化學(xué)勢(shì)；
zj——被考查組分的電荷數(shù)；
F——每摩爾簡(jiǎn)單荷電組分的電荷量（稱為法拉第常數(shù)）；
φ——相的內(nèi)電位，并且具有電壓的量綱。
式中的電化學(xué)勢(shì)不同于熟知的化學(xué)勢(shì)，是由于附加了zj.F.φ項(xiàng)，該項(xiàng)包括了電場(chǎng)對(duì)滲透離子的影響。利用此式，可以推導(dǎo)出體系中的離子分布，以計(jì)算出納濾膜的分離性能。
2、納濾膜處理飲用水的應(yīng)用研究
2.1納濾膜處理飲用水的流程
為增強(qiáng)兩種型號(hào)膜組件的可比性，我們采用同一流程，即：
原水10μm保安過(guò)濾器活性炭過(guò)濾5μm保安過(guò)濾器NF7出水。
原水10μm保安過(guò)濾器活性炭過(guò)濾5μm保安過(guò)濾器NF1出水。
其中，10μm保安過(guò)濾器用來(lái)除去原水中的懸浮物；活性炭吸附可去除水中的部分有機(jī)物；5μm保安過(guò)濾器用以保證膜組件的安全正常使用。
2.2試驗(yàn)結(jié)果的分析討論
2.2.1TOC結(jié)果比較
為了研究NF1、NF7兩種膜對(duì)有機(jī)物的去除情況，在相同條件下取原水、活性炭出水及產(chǎn)水率為15%時(shí)的NF1、NF7出水水樣測(cè)定TOC，結(jié)果見(jiàn)圖1.
圖1TOC去除率比較
由圖1可知，在TOC的去除效果上，活性炭對(duì)TOC有一定的去除效果，但仍有一部分未能去除；納濾NF1對(duì)TOC的處理效果較好達(dá)到93.9%；而納濾NF7對(duì)TOC的處理效果不夠理想。
2.2.2色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)分析結(jié)果和討論
取原水，活性炭出水，NF1，NF7出水水樣各20L，經(jīng)吸附、洗脫、濃縮，用色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)分析。GC/MS結(jié)果見(jiàn)表1.
原水中檢出有機(jī)物26種，這些物質(zhì)中有毒有害物質(zhì)11種，占水中有機(jī)物總數(shù)量的42.3%，其中優(yōu)先控制污染物2種。原水經(jīng)過(guò)活性炭吸附后，有機(jī)物去除了17種，新增11種，對(duì)其中的9種無(wú)去除能力，說(shuō)明活性炭對(duì)有機(jī)物的去除效果不夠理想；經(jīng)過(guò)膜處理后，NF7出水檢出有機(jī)物11種，對(duì)致突變物的去除率為75%；NF1出水檢出3種有機(jī)物，致突變物的去除率為87.5%.說(shuō)明在三致物質(zhì)的去除效果上NF1優(yōu)于NF7.
造成以上結(jié)果的原因大體可這樣描述：在處理有機(jī)物中性組分時(shí)，電的相互影響消失了。對(duì)于這樣的物料，將根據(jù)其分子的大小進(jìn)行分離，分子量超過(guò)200g/mol的組分被完全截留，而摩爾質(zhì)量較低的小分子則可以滲透。對(duì)于有機(jī)物料體系來(lái)說(shuō)，以少量測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的擴(kuò)散-溶解模型可以很好地描述納濾膜對(duì)有機(jī)物的分離特性。
2.2.3Ames試驗(yàn)結(jié)果討論
取原水、活性炭出水、NF7、NF1出水各100L進(jìn)行吸附、洗脫、濃縮后進(jìn)行Ames試驗(yàn)．
2.2.4脫鹽率比較
取NF1、NF7進(jìn)出水水樣對(duì)其電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定．
3、結(jié)論及建議
（1）NF1對(duì)TOC的處理效果較NF7及活性炭吸附的效果更為理想，達(dá)到93.9%.NF1對(duì)水中有機(jī)物及三致性的去除效率高，出水Ames試驗(yàn)結(jié)果為陰性。（2）NF1在去除水中有害物質(zhì)的同時(shí)，能夠保留較多的無(wú)機(jī)離子，更加符合我國(guó)目前的飲食結(jié)構(gòu)，滿足現(xiàn)有條件下人員的健康需要。（3）在應(yīng)用納濾膜分離技術(shù)處理飲用水時(shí)，建議使用NF1膜組件。（4）納濾膜的分離機(jī)理及相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型需進(jìn)一步探討。
參考文獻(xiàn)：
［1］JjitsuharaI,KimuraS.StructureandPropertiesofChargedUltrafiltrationMembranesofSulfonatedPolysulfone.JChemEng.Japan,1983,16（5）
［2］IkedaK,etal.NewCompositechargedReverseOsmosisMembrane.Desalination,1988,68：109～119
