信息隱藏與數字水印技術
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本書對信息隱藏技術及其應用進行介紹，全書共分為6章，第1章介紹信息隱藏基礎知識，包括信息隱藏系統模型、信息隱藏學科分支、信息隱藏技術應用等；第2章介紹數字水印技術，包括數字水印的基本特性和分類、水印生成技術、水印攻擊方法及StirMark基準測試程序等；第3章介紹典型的數字水印算法，空域算法包括LSB水印算法、PatchWork水印算法，變換域算法包括DCT域水印算法、DWT域水印算法、Contourlet域水印算法等；第4章介紹抗幾何攻擊的數字水印技術，包括幾何攻擊對數字水印系統的影響、抗幾何攻擊的數字水印技術等；第5章介紹文本水印技術，包括文本水印的特點、文本文檔的分類、文本水印算法等；第6章介紹數字指紋技術，包括數字指紋的基本概念、數字指紋編碼和數字指紋協議等。 本書可作為高等學校信息安全相關專業高年級學生及碩士研究生課程的教材，也可作為信息安全相關領域研究人員的參考書。
隨著多媒體技術和互聯網技術的迅猛發展，互聯網上的數字媒體應用呈現爆炸式的增長，越來越多的數字內容在網上傳播。如何防止數字內容被非法復制及傳播，成為急需解決的問題。 信息隱藏技術提供了一種有別于加密的信息安全傳輸新方案，密碼技術僅僅只隱藏了信息的內容，而信息隱藏技術隱藏了通信過程及通信雙方的存在。信息隱藏技術被廣泛應用于數字版權保護、隱秘通信、圖像取證、票據防偽等領域。 與數字版權保護密切相關的是數字水印技術和數字指紋技術。數字水印技術主要應用于電子出版物的版權保護中，版權所有者可在多媒體信息中隱蔽地嵌入一些版權信息，以識別和追蹤各種侵權行為。數字指紋技術與數字水印技術一樣，也是數字內容保護的重要手段，內容提供者可以從數字產品中提取用戶的數字指紋，并根據這些信息對叛逆者進行跟蹤。本書主要對信息隱藏技術的這兩個分支進行介紹。 本書在編寫過程中，參考了國內外有關信息隱藏技術和數字水印技術的眾多文獻，對一些具體內容進行了較好的綜述與算法描述，所參考的主要論文在參考文獻中已列出。在此對所有參閱與引用的論文作者表示誠摯的感謝。研究生楊曉宇在書稿編排、畫圖、校對過程中做了大量工作，在此一并致謝。 本書得到了北京印刷學院學科建設與研究生教育（項目編號：21090121017、21090115027）的資助，在此特表感謝。 由于編者水平有限，信息隱藏技術本身也在不斷豐富和發展，書中不妥之處，敬請讀者不吝指正。 編者 2021年8月
第1章信息隱藏基礎知識1 1.1信息隱藏技術概述1 1.1.1囚犯模型1 1.1.2信息隱藏模型的數學描述2 1.1.3信息隱藏的系統模型2 1.2信息隱藏的學科分支4 1.2.1隱寫術4 1.2.2數字水印技術6 1.3信息隱藏的特征8 1.4人類視覺系統12 1.4.1HVS的基本原理12 1.4.2HVS特性13 1.5信息隱藏技術的應用15 1.5.1隱秘通信應用15 1.5.2數字水印應用16 第2章數字水印技術20 2.1數字水印的基本特性20 2.2數字水印的分類22 2.3數字水印基本模型24 2.4數字圖像水印的典型算法26 2.5水印生成技術28 2.5.1圖像置亂技術28 2.5.2基于Arnold變換的圖像置亂29 2.5.3Hilbert曲線變換31 2.5.4基于混沌序列的水印生成33 2.5.5擴頻技術與m序列36 2.6水印攻擊方法38 2.6.1魯棒性攻擊38 2.6.2表達攻擊40 2.6.3解釋攻擊41 2.7StirMark基準測試程序42 2.7.1StirMark概述42 2.7.2用戶API接口43 2.7.3配置測試方案43 2.7.4執行測試程序45 第3章典型的數字水印算法46 3.1LSB水印算法46 3.2PatchWork水印算法49 3.3DCT域水印算法51 3.3.1DCT的基本概念51 3.3.2基于DCT變換的水印算法53 3.3.3分塊DCT水印算法54 3.4DWT域水印算法55 3.4.1DWT的基本概念55 3.4.2數字圖像的離散小波變換57 3.4.3基于小波分解層次的自適應水印算法58 3.4.4基于多分辨率分解的盲水印算法59 3.5Contourlet域水印算法62 3.5.1Contourlet變換62 3.5.2基于Contourlet變換的水印算法65 第4章抗幾何攻擊的數字水印技術70 4.1幾何攻擊70 4.1.1全局幾何攻擊70 4.1.2局部幾何攻擊73 4.2幾何攻擊對數字水印系統的影響74 4.3抗幾何攻擊的數字水印技術76 4.3.1基于幾何校正的方法76 4.3.2基于幾何不變域的方法79 4.3.3基于圖像特征的方法82 4.4基于Harris特征點的抗幾何攻擊的數字圖像水印算法83 4.4.1Harris特征點檢測83 4.4.2Delaunay三角剖分85 4.4.3基于Harris特征點和Delaunay三角剖分的水印算法85 4.5基于SIFT特征點的抗幾何攻擊的數字圖像水印算法86 4.5.1尺度空間理論86 4.5.2SIFT特征點87 4.5.3基于SIFT的水印同步91 4.5.4基于SIFT特征點的NSCT域水印嵌入算法93 第5章文本水印技術104 5.1文本水印的特點104 5.2文本文檔的分類105 5.3文檔結構微調技術106 5.4PDF文檔水印108 5.4.1PDF文檔結構108 5.4.2基于PDF文件體的水印算法108 5.4.3基于PDF交叉引用表的水印算法109 5.5基于自然語言處理的文本水印方法110 5.5.1自然語言文本水印的特點110 5.5.2自然語言文本水印設計方法111 5.6基于傳統圖像的水印方法117 5.6.1基于像素統計特征的信息隱藏方案118 5.6.2像素翻轉評價方案119 第6章數字指紋技術122 6.1數字指紋的基本概念122 6.1.1數字指紋的系統模型122 6.1.2數字指紋方案的基本要求123 6.2數字指紋編碼124 6.2.1合謀攻擊124 6.2.2連續指紋編碼125 6.2.3c安全碼126 6.2.4BIBD編碼127 6.2.5基于殘留特征跟蹤的指紋編碼130 6.3數字指紋協議134 6.3.1對稱數字指紋協議134 6.3.2非對稱數字指紋協議137 6.3.3匿名數字指紋協議141 參考文獻146
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