Yêu cầu cơ bản nhất của hệ thống thủy vân là phải đảm bảo tính chất bền vững và người ta đã ứng dụng kỹ thuật giấu tin vào vào một số bài toán sau:
Bài toán bảo vệ quyền tác giả
Đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thủy vân số. Một thông tin nào đó mang ý nghĩa đặc trưng riêng bản quyền được sở hữu bởi tác giả thì gọi nó là thủy vân, thông tin này sẽ được nhúng vào trong các sản phẩm đa phương tiện, và nó là minh chứng cho bản quyền của tác giả nhằm bảo vệ các sản phẩm chống lại các hành vi vi phạm lấy cắp hoặc làm nhái. Các yêu cầu kỹ thuật đối với ứng dụng này là thủy vân phải tồn tại bền vững cùng với sản phẩm, chỉ khi muốn bỏ thủy vân này mà không được phép của người chủ sở hữu hay tác giả thì chỉ còn có cách là phá hủy sản phẩm đó.
Bài toán giấu tin mật
Với bài toán này, thông tin cần được che giấu trong trường hợp này là cần được bảo vệ trước các đối tượng không được phép. Việc giải mã nó để nhận được thông tin cũng không cần dữ liệu môi trường gốc. Đối với các thuật toán giấu thông tin mật này không quan tâm đến việc bảo vệ thông tin mật trước sự tấn công, phá hoại của các đối thủ mà thay vào đó là các thuật toán rất chú trọng đến tính ẩn và tính an toàn đối với dữ liệu thông tin cần che giấu. Do đó, các thuật toán giấu tin này có độ bảo mật cao sẽ được dùng trong các ứng dụng giấu tin mật.
Bài toán xác thực thông tin
Với bài toán này, một số thông tin sẽ được che giấu trong dữ liệu nguồn và thông tin này sẽ được sử dụng để nhận biết xem dữ liệu nguồn có bị thay đổi, biến dạng hay không. Với loại ứng dụng này thì thủy vân cần được ẩn để tránh được sự tò mò, nhận thấy của đối thủ, hơn nữa việc làm giả các thủy vân hợp lệ hay xuyên tạc thông tin nguồn cũng rất cần được quan tâm chú ý. Các ứng dụng trong thực tế, người ta mong muốn tìm được vị trí bị xuyên phá cũng như nhận biết được các thay đổi. Các yêu cầu chung đối với loại ứng dụng này là khả năng giấu thông tin rất cao và thủy vân không cần bền vững.
Bài toán kiểm soát sao chép
Với bài toán này, thủy vân được sử dụng để kiểm soát việc sao chép thông tin. Các thiết bị phát hiện ra thủy vân thường được cài đặt sẵn trong các hệ thống đọc và ghi. Các ứng dụng thuộc bài toán này yêu cầu thủy vân phải được đảm bảo an toàn và cũng sử dụng phương pháp phát hiện thủy vân đã giấu mà không cần thông tin gốc.
Bài toán dán nhãn hay giấu vân tay
Với bài toán này, thủy vân số được sử dụng để nhận diện người gửi hay người nhận của một thông tin nào đó. Như các thủy vân khác nhau sẽ được nhúng vào các bản sao khác nhau của thông tin gốc trước khi gửi đi cho nhiều người khác nhau. Yêu cầu của các ứng dụng này là đảm bảo độ an toàn cao cho các thủy vân nhằm tránh sự xóa dấu vết trong khi phân phối, truyền tải.
MỘT SỐ LƯỢC ĐỒ THỦY VÂN DỰA TRÊN PHÉP BIẾN ĐỔI SVD VÀ QR
Tóm tắt: Chương này trình bày về hai lược đồ thủy vân dựa trên phép biến đổi ma trận SVD (𝐴 = 𝑈 × 𝐷 × 𝑉𝑇) và hai lược đồ thủy vân dựa trên phép biến đổi ma trận QR (𝐴 = 𝑄 × 𝑅). Trong phép biến đổi SVD, ma trận D là ma trận đường chéo chính, đặc trưng cho cường độ sáng của ảnh, trong đó phần tử D(1,1) tập trung nhiều năng lượng của ảnh nhất. Hai lược đồ thủy vân trình bày dưới đây sẽ sử dụng ma trận D để nhúng thủy vân. Thuật toán SVD-1 sẽ nhúng 1 bit của dấu thủy vân vào phần tử D(1,1) và thuật toán SVD-n sẽ nhúng 1 bit của dấu vào tất cả các phần tử trên đường chéo chính của ma trận D. Tiếp theo, tác giả trình bày hai lược đồ thủy vân dựa trên phép biến đổi QR. Lược đồ thứ nhất nhúng một bit thủy vân vào một phần tử tùy ý trên hàng đầu ma trận R (của mỗi khối ảnh), gọi là lược đồ QR-1 và lược đồ thứ hai nhúng một bit trên cả hàng đầu ma trận R (của mỗi khối ảnh), gọi là lược đồ QR-N