区块链 | NFT 水印：Review on Watermarking Techniques（一）

🍍原文：Review on Watermarking Techniques Aiming Authentication of Digital Image Artistic Works Minted as NFTs into Blockchains

1 应用于 NFT 的水印技术

常见的水印技术类型可以分为：

• 可见 $\mathsf{visible}$ 水印
• 易损 $\mathsf{fragile}$ 水印
• 半易损 $semi\_fragile$ 水印
• 强 $\mathsf{strong}$ 水印
• 可逆 $\mathsf{reversible}$ 水印

这些技术可以用来实现不同的目标，如验证、版权保护、追踪或欺诈检测等。根据期望达到的目标，某些技术特性，如鲁棒性、透明度和信息容量，是必不可少的。

2 水印技术特性的权衡

2.1 鲁棒性

鲁棒性是水印技术的一个理想特性。由于水印可能包含版权信息或认证信息，因此它需要能够抵御某些攻击。攻击分为两种类型：恶意攻击和非恶意攻击。

一方面，非恶意攻击是指数字作品在传输或处理过程中可能遭受的正常转换，例如：

• 图像格式的变化，比如：从 JPEG 转换到 PNG；
• 轻微的滤波或直方图均衡化；

另一方面，恶意攻击旨在要么移除水印，要么用另一个水印替换它，以达到欺诈目的。一些恶意攻击可能包括：

• 几何变换，比如：剪切、水平翻转、拼贴；
• 体积变换，比如：添加噪声、修改颜色映射、滤波、JPEG 压缩。

2.2 透明度

对于数字艺术品来说，水印的透明度是一个极为重要的特性。水印应当尽可能地隐蔽，以免对图像质量造成影响，这是因为作品通常由特定的网站或应用程序展示给潜在的购买者。

尽管如此，许多艺术家还是选择使用现有的软件在他们的原始作品上添加显眼的水印。这种做法的目的是为了提供一个数字艺术品的预览图，一方面用来展示作者的艺术才华，另一方面则表明买家可以在联系作者后获得无水印的作品。

这样的策略旨在减少作品被盗用并以其他作者的名义重新销售的风险。然而，这种明显的水印往往会在一定程度上影响图像的质量和观感。除此之外，利用图像处理技术，攻击者可以通过拼贴手法去除作品上的可见水印，进而制作出一个无水印的版本，这样被盗的艺术品就可以在同一网站或其他类似的 NFT 交易平台上重新挂牌销售了。

为了说明这一点，如下图 (a) 所示，我们在图像底部绘制了作者的名字和原始 URL，而在下图 (b) 中，我们利用图像工具去除了作者的姓氏。这表明可见 $\mathsf{visible}$ 水印是多么容易被篡改。

在这种情境下，买家无法确保所接收的数字艺术品确实是卖家创作的原始作品，而不是被盗窃并经过篡改的版本。因此，针对 NFT 交易的场景，可以利用显著的透明水印来传递认证信息，并与一个由可信机构提供的认证协议相结合，以确保艺术品的真实性。

尽管隐形 $\mathsf{invisible}$ 水印技术更为复杂，且目前艺术家们尚未拥有一个统一的标准协议，但建立一个更安全市场的需求已经得到广泛认可。为此，一些企业正在努力构建一个信任机制，并运用水印技术和区块链技术为艺术家及其数字作品提供可靠的认证服务。

2.3 负载

负载是指水印技术能够在艺术图像作品中嵌入的信息量，通常以字节为单位计量。这个信息量的需求受到所采用的安全协议的影响，以及是否需要传递特定信息，例如作者的 ID、作品的 URL、铸造日期等。

每种水印技术都需要在鲁棒性、透明度和负载之间进行平衡。高鲁棒性的技术往往意味着较低的透明度和较小的负载。相较之下，那些极度透明的技术通常鲁棒性较弱，负载也较小。

但在某些认证应用中，可能会偏好低鲁棒性。在这种情况下，目标是确保只有在作品未被篡改时，其真实性才能得到保持。因此，对于 NFT 这种注重稀缺性和真实性的场景，非常透明且低鲁棒性的水印技术是较为合适的选择。

由于 NFT 注重作品的原貌，因此期望水印透明度高的技术？