数字水印技术及应用

第1章 绪论 1

1.1 物联网新形势下的网络安全 1

1.1.1 因特网环境下的网络安全 1

1.1.2 无线传感器网络安全 6

1.1.3 物联网环境下的网络安全 11

1.2 密码学基础 14

1.2.1 密码学的基本概念 14

1.2.2 密码学在网络信息安全中的作用 15

1.2.3 密码学的发展历史 16

1.2.4 密码体制的分类 20

1.3 信息隐藏技术 23

1.3.1 信息隐藏的背景 23

1.3.2 信息隐藏的学科分支 24

1.4 数字水印技术 25

1.5 数字水印技术的应用与发展 27

第2章 数字水印技术基础 31

2.1 数字水印的定义、特点和分类 31

2.2 数字水印系统的基本框架 32

2.3 基于通信系统的数字水印模型 33

2.4 数字水印生成技术 35

2.5 数字水印嵌入技术 36

2.5.1 空间域数字水印嵌入技术 37

2.5.2 变换域数字水印嵌入技术 40

2.5.3 压缩域数字水印嵌入技术 47

2.5.4 基于人类视觉系统（HVS）的视觉掩蔽模型 51

2.5.5 嵌有水印图像的质量评估，是否有主观和客观量化 51

2.6 数字水印检测技术 57

2.6.1 数字水印检测器 57

2.6.2 检测阈值的确定 60

第3章 量化数字水印技术 61

3.1 量化的基本原理 61

3.1.1 标量量化的基本原理 61

3.1.2 矢量量化的基本原理 62

3.2 矢量量化的关键技术 63

3.2.1 码书设计 64

3.2.2 矢量量化码书设计的最优条件 65

3.2.3 码字搜索 67

3.2.4 索引分配 68

3.3 基于矢量量化的水印算法 68

3.3.1 基于码书扩展的鲁棒矢量量化水印算法 70

3.3.2 基于索引极性的鲁棒矢量量化水印算法 72

3.3.3 基于索引受限的脆弱矢量量化水印算法 73

第4章 数字图像压缩技术 76

4.1 图像压缩编码技术概述 76

4.1.1 数字图像压缩的必要性 76

4.1.2 图像压缩编码质量的评价 77

4.1.3 图像冗余 78

4.1.4 图像压缩编码分类 79

4.1.5 图像压缩标准 82

4.2 数字图像压缩系统 83

4.2.1 数字图像压缩系统的组成 83

4.2.2 基于小波变换的数字图像压缩技术 84

4.3 JPEG压缩技术 85

4.3.1 预处理 86

4.3.2 离散余弦变换（DCT） 86

4.3.3 量化 88

4.3.4 熵编码 89

4.3.5 JPEG解码及实现 91

4.3.6 重启动标志位对解码图像质量影响分析 92

4.4 JPEG 2000压缩技术 94

第5章 图像置乱技术 96

5.1 幻方变换 96

5.2 Hilbert变换 97

5.3 K-L变换 98

5.4 仿射变换 100

5.5 Arnold变换及广义Arnold变换 101

5.5.1 Arnold变换 101

5.5.2 广义Arnold变换 103

5.5.3 Fibonacci变换 103

5.6 Zigzag置乱 103

5.7 混沌置乱 104

5.7.1 Logistic映射 105

5.7.2 Chebyshev映射 105

5.7.3 Henon混沌系统 107

5.8 利用混沌处理水印的方法 109

第6章 基于差错控制编码的数字水印技术 111

6.1 引言 111

6.2 Turbo码及其特性 111

6.2.1 Turbo码编码器 112

6.2.2 Turbo码译码器 113

6.2.3 Turbo码软输入、软输出译码算法 115

6.3 差错控制编码水印的生成 119

6.3.1 数字水印的预处理 119

6.3.2 差错编码水印的生成 119

6.4 基于差错控制编码的数字水印方案 119

6.5 基于Turbo码的数字系统仿真实验及结果分析 123

6.5.1 仿真实验 123

6.5.2 结果分析 124

第7章 扩频数字水印技术 125

7.1 数字信号直接序列扩频（DS-SS）系统 125

7.1.1 扩频通信的理论基础 125

7.1.2 直接序列扩频原理 127

7.2 扩频数字水印的生成 127

7.2.1 水印信息的预处理 127

7.2.2 扩频水印的生成 128

7.3 扩频数字水印系统的嵌入和提取 128

7.3.1 变换域的选择 128

7.3.2 扩频数字水印的嵌入 129

7.3.3 扩频数字水印的提取和检测 130

7.4 基于扩频数字水印系统的仿真实验及结果 131

第8章 基于CDMA的数字水印技术 138

8.1 CDMA系统 138

8.1.1 CDMA系统原理 138

8.1.2 CDMA的特点 139

8.2 CDMA水印的产生 139

8.3 基于CDMA的数字水印系统 141

8.3.1 CDMA数字水印嵌入 141

8.3.2 数字水印的提取和检测 141

8.3.3 嵌有水印图像的质量评估 143

8.4 CDMA水印系统容量和性能分析 143

8.4.1 CDMA水印系统容量 143

8.4.2 CDMA水印系统性能分析 144

8.5 基于CDMA的大容量数字水印方案 148

8.5.1 排序法构造分组矩阵产生CDMA水印 148

8.5.2 CDMA水印的预处理 148

8.5.3 基于线性最小均方误差估计的数字水印检测 149

8.6 仿真实验 150

第9章 零知识数字水印认证 157

9.1 秘密承诺 158

9.2 交互式证明系统 159

9.3 零知识证明预备知识 161

9.3.1 RSA公钥密码机制 161

9.3.2 符号表示 161

9.3.3 强RSA假设 161

9.3.4 承诺方案 161

9.3.5 知识证明子协议 161

9.4 数字水印系统 164

9.5 基于承诺方案的零知识水印认证协议及安全性分析 165

9.5.1 基于承诺方案的零知识水印认证协议 165

9.5.2 检测阈值的确定方法 167

9.5.3 协议安全性分析 168

9.6 基于RSA的零知识水印认证协议及安全性分析 169

9.6.1 基于RSA的零知识水印认证协议 169

9.6.2 协议安全性分析 171

9.7 基于CDMA水印系统的零知识水印认证协议 171

9.7.1 CDMA数字水印系统 171

9.7.2 基于CDMA的零知识水印认证协议 171

9.7.3 协议安全性分析 174

第10章 数字水印技术在无线传感器网络中的应用 175

10.1 无线传感器网络概述 175

10.1.1 无线传感器网络特点 175

10.1.2 无线传感器网络架构 176

10.1.3 无线传感器网络的应用 176

10.1.4 无线传感器网络安全研究现状 177

10.2 数字水印技术在无线传感器网络中的应用 179

10.2.1 无线传感器网络中数字水印技术研究应用现状 179

10.2.2 无线传感器网络中数字水印算法的选择 180

10.3 数字水印技术在无线传感器网络中的应用 182

10.3.1 实时水印技术 182

10.3.2 流式数据版权保护技术 184

10.3.3 链式水印技术 185

10.3.4 信息隐藏技术 186

10.3.5 关联数字水印技术 187

10.3.6 基于数据误差的数字水印算法 191

10.3.7 基于时间窗的数字水印算法 194

参考文献 199