数字水印技术及应用

目 录

第1章 绪论\t1

1.1 物联网新形势下的网络安全\t1

1.1.1 因特网环境下的网络安全\t1

1.1.2 无线传感器网络安全\t6

1.1.3 物联网环境下的网络安全\t11

1.2 密码学基础\t14

1.2.1 密码学的基本概念\t14

1.2.2 密码学在网络信息安全中的作用\t15

1.2.3 密码学的发展历史\t16

1.2.4 密码体制的分类\t20

1.3 信息隐藏技术\t23

1.3.1 信息隐藏的背景\t23

1.3.2 信息隐藏的学科分支\t24

1.4 数字水印技术\t25

1.5 数字水印技术的应用与发展\t27

第2章 数字水印技术基础\t31

2.1 数字水印定义、特点和分类\t31

2.2 数字水印系统的基本框架\t32

2.3 基于通信系统的数字水印模型\t33

2.4 数字水印生成技术\t35

2.5 数字水印嵌入技术\t36

2.5.1 空间域数字水印嵌入技术\t37

2.5.2 变换域数字水印嵌入技术\t40

2.5.3 压缩域数字水印嵌入技术\t47

2.5.4 基于人类视觉系统（HVS）的视觉掩蔽模型\t49

2.5.5 嵌有水印图像的质量评估，是否有主观和客观量化\t49

2.6 数字水印检测技术\t55

2.6.1 数字水印检测器\t55

2.6.2 检测阈值的确定\t58

第3章 量化数字水印技术\t59

3.1 量化的基本原理\t59

3.1.1 标量量化的基本原理\t59

3.1.2 矢量量化的基本原理\t60

3.2 矢量量化的关键技术\t61

3.2.1 码书设计\t62

3.2.2 矢量量化码书设计的最优条件\t63

3.2.3 码字搜索\t65

3.2.4 索引分配\t66

3.3 基于矢量量化的水印算法\t66

3.3.1 基于码书扩展的鲁棒矢量量化水印算法\t68

3.3.2 基于索引极性的鲁棒矢量量化水印算法\t70

3.3.3 基于索引受限的脆弱矢量量化水印算法\t71

第4章 数字图像压缩技术\t74

4.1 图像压缩编码技术概述\t74

4.1.1 数字图像压缩的必要性\t74

4.1.2 图像压缩编码质量的评价\t75

4.1.3 图像冗余\t76

4.1.4 图像压缩编码分类\t77

4.1.5 图像压缩标准\t80

4.2 数字图像压缩系统\t81

4.2.1 数字图像压缩系统的组成\t81

4.2.2 基于小波变换的数字图像压缩技术\t82

4.3 JPEG压缩技术\t83

4.3.1 预处理\t84

4.3.2 离散余弦变换（DCT）\t84

4.3.3 量化\t86

4.3.4 熵编码\t87

4.3.5 JPEG解码及实现\t89

4.3.6 重启动标志位对解码图像质量影响分析\t90

4.4 JPEG2000压缩技术\t92

第5章 图像置乱技术\t94

5.1 幻方变换\t94

5.2 Hilbert变换\t95

5.3 K-L变换\t96

5.4 仿射变换\t98

5.5 Arnold变换及广义Arnold变换\t99

5.5.1 Arnold变换\t99

5.5.2 广义Arnold变换\t101

5.5.3 Fibonacci变换\t101

5.6 Zigzag置乱\t101

5.7 混沌置乱\t102

5.7.1 Logistic映射\t103

5.7.2 Chebyshev映射\t103

5.7.3 Henon混沌系统\t105

5.8 利用混沌处理水印的方法\t107

第6章 基于差错控制编码的数字水印技术\t109

6.1 引言\t109

6.2 Turbo码及其特性\t109

6.2.1 Turbo码编码器\t110

6.2.2 Turbo码译码器\t111

6.2.3 Turbo码软输入、软输出译码算法\t113

6.3 差错控制编码水印的生成\t117

6.3.1 数字水印的预处理\t117

6.3.2 差错编码水印的生成\t117

6.4 基于差错控制编码的数字水印方案\t117

6.5 基于Turbo码的数字系统仿真实验及结果分析\t121

6.5.1 仿真实验\t121

6.5.2 结果分析\t122

第7章 扩频数字水印技术\t123

7.1 数字信号直接序列扩频（DS-SS）系统\t123

7.1.1 扩频通信的理论基础\t123

7.1.2 直接序列扩频原理\t125

7.2 扩频数字水印的生成\t125

7.2.1 水印信息的预处理\t125

7.2.2 扩频水印的生成\t126

7.3 扩频数字水印系统的嵌入和提取\t126

7.3.1 变换域的选择\t126

7.3.2 扩频数字水印的嵌入\t127

7.3.3 扩频数字水印的提取和检测\t128

7.4 基于扩频数字水印系统的仿真实验及结果\t129

第8章 基于CDMA的数字水印技术\t136

8.1 CDMA系统\t136

8.1.1 CDMA系统原理\t136

8.1.2 CDMA的特点\t137

8.2 CDMA水印的产生\t137

8.3 基于CDMA的数字水印系统\t139

8.3.1 CDMA数字水印嵌入\t139

8.3.2 数字水印的提取和检测\t139

8.3.3 嵌有水印图像的质量评估\t141

8.4 CDMA水印系统容量和性能分析\t141

8.4.1 CDMA水印系统容量\t141

8.4.2 CDMA水印系统性能分析\t142

8.5 基于CDMA的大容量数字水印方案\t146

8.5.1 排序法构造分组矩阵产生CDMA水印\t146

8.5.2 CDMA水印的预处理\t146

8.5.3 基于线性最小均方误差估计的数字水印检测\t147

8.6 仿真实验\t148

第9章 零知识数字水印认证\t155

9.1 秘密承诺\t156

9.2 交互式证明系统\t157

9.3 零知识证明预备知识\t159

9.3.1 RSA公钥密码机制\t159

9.3.2 符号表示\t159

9.3.3 强RSA假设\t159

9.3.4 承诺方案\t159

9.3.5 知识证明子协议\t159

9.4 数字水印系统\t162

9.5 基于承诺方案的零知识水印认证协议及安全性分析\t163

9.5.1 基于承诺方案的零知识水印认证协议\t163

9.5.2 检测阈值的确定方法\t165

9.5.3 协议安全性分析\t166

9.6 基于RSA的零知识水印认证协议及安全性分析\t167

9.6.1 基于RSA的零知识水印认证协议\t167

9.6.2 协议安全性分析\t169

9.7 基于CDMA水印系统的零知识水印认证协议\t169

9.7.1 CDMA数字水印系统\t169

9.7.2 基于CDMA的零知识水印认证协议\t169

9.7.3 协议安全性分析\t172

第10章 数字水印技术在无线传感器网络中的应用\t173

10.1 无线传感器网络概述\t173

10.1.1 无线传感器网络特点\t173

10.1.2 无线传感器网络架构\t174

10.1.3 无线传感器网络的应用\t174

10.1.4 无线传感器网络安全研究现状\t175

10.2 数字水印技术在无线传感器网络中的应用\t177

10.2.1 无线传感器网络中数字水印技术应用的研究现状\t177

10.2.2 无线传感器网络中数字水印算法的选择\t178

10.3 数字水印技术在无线传感器网络中的应用\t180

10.3.1 实时水印技术\t180

10.3.2 流式数据版权保护技术\t182

10.3.3 链式水印技术\t183

10.3.4 信息隐藏技术\t184

10.3.5 关联数字水印技术\t185

10.3.6 基于数据误差的数字水印算法\t189

10.3.7 基于时间窗的数字水印算法\t192

参考文献\t197

数字水印技术的研究涉及信息学、密码学、计算机科学、数字信号处理、图像处理、模式识别等多种学科，具有广阔的应用前景。本书详尽地给出了图像数字水印的各种应用算法及实例，理论基础全面，参考性和可操作性强。本书可以作为通信与电子系统、信号与信息处理等专业的高年级本科生和研究生的入门教材或参考书，还可以作为信息安全与保密通信、多媒体数字产品保护和电子商务安全等领域的技术人员和管理人员的参考书。