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数字水印原理与技术
数字水印原理与技术
作者:王颖 肖俊 王蕴红 编著
书名:数字水印原理与技术
定价:¥31 元
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开本:&小16
标准书号:&978-7-03-
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&&&&本书从技术角度对数字水印的基本状况、理论模型、主流算法、性能、检测技术和典型应用进行了全面介绍,对水印研究应用中遇到的主要问题进行了系统阐述,并辅以丰富的例子,还在附录部分给出了主要算法的源代码。此外,书中对数字水印技术的主要产品和实际应用案例进行了介绍。&&&&本书可作为高等院校信息与通信工程、计算机科学与技术等专业高年级本科生和研究生的教材或参考书,也可供从事信息安全和数字版权管理的有关人员阅读。
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&&&&随着互联网的飞速发展以及媒体资源的数字化,数字作品如图像、音频、视频和文件等的盗版问题突现,使得数字水印技术成为重要的研究热点,并引起了信息安全领域、计算机技术领域和信息处理领域学者的广泛关注。&&&&数字水印是一种将可识别的数据嵌入到数字作品中的技术,用人类感觉器官(如眼、耳)&无法识&别,而使用专门的检测软件则可以方便地识别。数字水印是数字内容的唯一标识,即使数字内容经过拷贝、编辑处理、压缩/解压缩、加密/解密或广播等操作,数字水印仍能保持不变,&同时数字水印的存在对数字作品质量没有影响。正是由于数字水印的这些特点,它已经成为数字媒体版权保护的重要手段之一。&&&&数字水印从正式提出到现在的十几年间,已经成为了学术界和国内外一些大公司关注的焦点。从1994&年开始,国际学术界陆续发表有关数字水印的文章,且文章数量呈快速增长趋势&,几个有影响的国际会议(如IEEE&ICIP、IEEE&ICASSP、ACM&Multimedia等)以及一些国际&权威杂志(如Proceedings&of&IEEE、Signal&Processing、IEEE&Journal&of&Selected&Are&as&on&Communication、Communications&of&ACM等)相继出版了数字水印的专辑。国外已有&一些著名大学和研究机构,如美国的MIT大学、Purdue大学、IBM研究所,英国的剑桥大学,&德国的Erlangen&Nuremberg大学以及日本的NEC研究所等都已开展了该项技术的研究,并取得了一定的成果。一些公司相继推出了数字水印的软件产品,具有代表性的有美国的Digima&rc公司、Alpha公司、MediaSec&技术公司、Verance公司、Activated&Content公司,英国的&Signum技术公司,以色列的Aliroo公司,荷兰的Philips公司研发中心和瑞士的Alpvision公司等。此外,IBM公司和Microsoft公司等都在数字水印的应用方面进行了研究。&&&&到目前为止,数字水印从研究对象上看主要涉及图像水印、视频水印、音频水印、文本水印和三维网格数据水印等几个方面,其中大部分的水印研究和论文都集中在图像研究上,其&原因在于图像是最基本的多媒体数据,且互联网的发展为图像水印提供了直接大量的应用需求。近几年关于视频水印和音频水印的研究呈上升趋势。数字水印的基础研究主要集中&在数字水印理论模型、鲁棒水印算法、水印系统性能分析等方面。数字水印应用研究的大部分工作致力于寻求同时满足保真度、鲁棒性和经济约束的平衡点。数字水印的主要应用方向&包括数字版权保护、广播监视、内容认证、使用控制、隐蔽通信和电子商务等方面。&&&&随着技术交流的加快和水印技术的迅速发展,国内的一些研究单位也逐步从技术跟踪转向&深入的系统研究,从1999年开始的六届“全国信息隐藏及多媒体信息安全学术研讨会”都有数字水印专题。2000年1月,由国家863计划智能计算机专家组织召开了“数字水印技术学术研讨会”,会上20多个学术报告反映了我国学术界和应用部门对这一问题的浓厚兴趣。目前在国内出版的关于数字水印技术方面的书籍有十余种,它们分别从不同的角度对数字水印的算法及特性进行了介绍。本书是为从事水印研究和应用的工作者介绍数字水印的基本原理和关键技术,目的是分析和总结水印的理论框架和该领域的最新研究成果,为进一步研究和应用水印技术提供帮助。&&&&本书从数字水印技术的角度对数字水印的基本状况、数字水印的理论模型、数字水印的算法设计、数字水印系统的性能分析、数字水印的检测和水印的典型应用进行了系统全面的介绍&,全书共包括6章。第1章对数字水印的发展历史、基本原理、特性、分类和典型的攻击方法&进行了介绍;第2章介绍了数字水印系统的理论模型,重点介绍了基于通信理论的水印模型&,对其中的基于边信息的水印系统模型进行了分析,包括含边信息的嵌入、含边信息的编码&和基于人类感知模型的含边信息的水印系统,给出各类系统的原理和特性;第3章介绍了几类主流的数字水印嵌入算法,比较和分析了各种算法的性能;第4章对数字水印系统的信道&容量、保真度和鲁棒性等性能进行了分析,对第2章介绍的模型容量进行了分析,对第3章介绍的典型算法的鲁棒性进行了比较,此外还介绍了几何失真鲁棒性;第5章介绍了数字水印的检测技术,包括通用盲检测和有针对性的信息隐藏检测;第6章综述介绍了数字水印的应&用情况,同时给出了三个数字水印的应用案例。&&&&本书同已有的有关数字水印方面的专著相比具有如下特点:&&&&1)&内容安排合理,系统性强。本书先给出系统模型,让读者对水印有一个基本的认识,&然后给出具体的算法,并对采用这些算法的水印系统性能进行分析,使读者对算法有一个比较清楚的了解,最后对数字水印的应用进行全面介绍,同时给出几个应用案例。&&&&2)&理论性强。本书利用通信原理和信息论对数字水印系统进行建模和性能分析,对数字&水印技术的进一步研究和实际系统设计将有一定的指导意义。&&&&3)&从一种新的视角对水印算法进行分类,且全面研究水印算法性能。书中对典型算法经过各种信号处理后以及不同变化域中算法的鲁棒性进行了比较,对实验结果给出了详细的说明,并附有各种算法的源程序。&&&&4)&本书给出了目前的典型应用系统的案例,介绍了应用系统的原理、框架和效果,对其&他应用系统的设计具有借鉴作用。&&&&本书由中国科学院研究生院王颖教授主持编著和审校。中国科学院研究生院肖俊博士执笔&&&&&第3章,参与了第1章、第2章、第4章、第6章的写作,并提供了书中各类算法的源程序;北&京航空航天大学王蕴红教授负责第5章的写作;中国科学院研究生院黄志蓓老师负责第2章&的写作;北京航空航天大学洪飞博士参与了第4章的写作。&&&&此外,中国科学院研究生院计算与通信工程学院袁大洋同学、钱洪宝同学、张弘同学和李&峥同学为本书的写作提供了源程序和研究结果,在此致谢。同时,还要感谢上海阿须数码&技术有限公司为本书提供了应用案例。&&&&本书的出版得到了国家高技术发展计划项目(编号:)的资助,在此致谢。&&&&&此外,感谢信息安全国家重点实验室对本书的出版所给予的大力支持,特别感谢冯登国教授在本书写作的整个过程中所给予的指导和关心。&&&&由于作者水平有限,书中难免有不妥之处,敬请读者批评指正。
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第1章&绪论1.1&引言1.2&数字水印发展的历史与现状1.2.1&数字水印发展的历史1.2.2&数字水印技术的发展现状与趋势1.3&数字水印的基本原理和框架1.4&数字水印的特性和分类1.4.1&数字水印的特性1.4.2&数字水印的分类1.5&数字水印的攻击方法1.5.1&简单攻击1.5.2&同步攻击1.5.3&分析攻击1.5.4&解释攻击1.5.5&拷贝攻击1.6&数字水印技术的应用领域参考文献第2章&基于边信息的水印系统模型2.1&基于通信理论的基本水印模型2.1.1&通信系统的基本构成2.1.2&基于通信模型的水印系统2.2&含边信息嵌入的水印系统2.3&含边信息编码的水印系统2.3.1&脏纸编码2.3.2&结构化的脏纸编码2.4&基于人类感知模型的含边信息水印系统2.4.1&保真度衡量2.4.2&基于DCT的Watson视觉模型2.4.3&基于Watson视觉模型的含边信息水印嵌入2.4.4&基于感知成形的含边信息水印系统2.5&小结参考文献第3章&数字水印嵌入算法3.1&引言3.2&时间/空间域数字水印算法3.2.1&最低有效位水印算法3.2.2&双集法3.2.3&其他典型空域水印算法3.3&基于扩频的数字水印算法3.3.1&扩频通信的基本原理3.3.2&基于扩频的数字水印技术3.4&基于量化的数字水印算法3.4.1&量化索引调制水印方案3.4.2&标量Costa方案(SCS)3.4.3&DCDM和SCS之间的关系及参数优化3.4.4&其他利用量化的水印算法3.5&量化与扩频嵌入方式的结合3.6&不同变换域下水印算法的鲁棒性比较3.6.1&算法描述与实验条件3.6.2&实验结果与分析3.7&小结参考文献第4章&数字水印系统的性能评价4.1&容量4.1.1&基本水印模型的信道容量4.1.2&带边信息水印的信道容量4.1.3&AWGN脏纸信道容量4.1.4&基于游戏理论分析信道容量4.1.5&不同水印算法容量比较4.2&保真度4.2.1&主观评价标准4.2.2&客观质量评价标准4.2.3&均方差(MSE)4.2.4&信噪比和峰值信噪比4.2.5&加权信噪比(WSNR)4.2.6&加权峰值信噪比(WPSNR)4.2.7&掩模信噪比(MPSNR)4.2.8&基于Watson准则的图像质量评价4.2.9&基于视觉频率响应函数的图像失真测度4.3&简单攻击的鲁棒性4.3.1&鲁棒性的度量标准4.3.2&对抗加性噪声的鲁棒性4.3.3&对抗幅度变化的鲁棒性4.3.4&对抗线性滤波的鲁棒性4.3.5&对抗有损压缩的鲁棒性4.4&几何失真的鲁棒性4.4.1&几何失真简介4.4.2&同步模板4.4.3&不变水印4.4.4&绝对同步4.4.5&典型算法比较4.5&小结参考文献第5章&数字水印检测――信息隐藏检测原理及技术5.1&信息隐藏检测的概念5.2&信息隐藏检测原理及分类5.2.1&针对性的信息隐藏检测5.2.2&通用盲信息隐藏检测5.3&对LSB信息隐藏的检测5.3.1&像素的对称性5.3.2&Fridrich优化方法5.3.3&推广的优化LSB信息隐藏检测方法5.3.4&优化方法的实例说明5.4&二值图像的信息隐藏检测5.4.1&二值图像统计特征5.4.2&基于统计特征的二值图像信息隐藏检测5.5&JPEG图像的隐藏信息检测5.5.1&JPEG图像压缩方法5.5.2&基于图像一致性的JPEG图像隐藏信息检测5.6&小结参考文献第6章&数字水印的应用6.1&数字水印应用综述6.1.1&数字版权保护6.1.2&广播监视6.1.3&内容认证6.1.4&使用控制6.1.5&隐蔽通信6.1.6&其他应用6.1.7&数字水印研究机构与典型产品6.2&重要金融信息的内容认证系统6.2.1&背景与需求6.2.2&系统设计与功能展示6.3&保密通信系统6.3.1&应用背景与需求6.3.2&系统实现方案6.4&移动数字版权管理系统6.4.1&背景与需求6.4.2&系统方案设计与功能展示6.5&电子印章系统6.5.1&应用背景6.5.2&基于数字水印技术的电子印章系统6.6&小结参考文献
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