Fundamentals of Digital Image Watermarking pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Perez-Gonzalez, Fernando/ Voloshynovskiy, Sviatoslav

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2009-8

价格:$ 124.30

装帧:HRD

isbn号码:9780470862810

丛书系列:

图书标签:

• 数字图像水印
• 信息隐藏
• 图像处理
• 版权保护
• 数字安全
• 水印技术
• 图像安全
• 数据隐藏
• 数字版权管理
• 通信安全

图像数字水印技术：基础与前沿探索 书籍简介 本书深入探讨了数字图像水印技术的广阔领域，从其基本原理、核心算法到新兴应用和未来挑战，旨在为读者构建一个全面、深入的知识体系。本书的重点在于数字水印的原理、分类、设计原则以及在信息安全、版权保护和数据完整性验证中的实际应用，而非特定书籍的某一内容。 --- 第一部分：数字水印的基石与理论框架 第一章：数字水印概述与背景 本章首先界定了数字水印的定义，将其与加密、隐写术（Steganography）进行严格区分。数字水印被定义为一种嵌入到载体数据中，能够被检测或提取的、鲁棒性或不可感知性的信息。我们将追溯数字水印技术的发展历程，从早期的概念提出到如今在多媒体安全中的关键地位。重点分析水印技术在数字内容日益泛滥的背景下，如何成为维护知识产权、追踪非法拷贝和确保数据真实性的有效手段。本章还会详细阐述水印系统的基本架构，包括嵌入器（Embedder）、水印信息（Watermark）、载体（Host Media）和提取/检测器（Extractor/Detector）的相互关系和功能模块。 第二章：水印分类学与设计目标 数字水印技术远非单一范畴，其分类依据多样，包括嵌入域、感知性、鲁棒性以及应用目的。本章将系统梳理这些分类体系： 1. 嵌入域分类： 详细对比空域（Spatial Domain）方法（如LSB替换、DWT域操作）与变换域（Transform Domain）方法（如DCT、DWT、SVD域操作）。重点分析变换域方法相比空域方法的鲁棒性优势和复杂度权衡。 2. 鲁棒性与脆弱性： 区分鲁棒水印（Robust Watermarking），其设计目标是抵抗常见的信号处理操作（如压缩、滤波、几何变换），与脆弱水印（Fragile Watermarking），其设计目标是对任何微小修改都极其敏感，常用于内容完整性验证。 3. 应用目的分类： 介绍版权保护水印（Copyright Protection）、指纹识别水印（Fingerprinting）、认证水印（Authentication）和隐蔽通信水印（Covert Communication）各自的设计侧重点和约束条件。 本章的重中之重是水印设计的核心约束——不可感知性（Imperceptibility）与鲁棒性/容量（Capacity）之间的权衡。我们将引入信息论的概念，讨论如何量化这些性能指标，并概述现有的评价标准。 第三章：信息论基础与容量限制 理解水印容量是评估任何水印方案性能的关键。本章将引入香农的信息论原理，特别是针对有损信道的编码理论。我们将分析Markoval’s Watermarking Theorem及其在图像水印领域的引申，探讨在给定可接受的失真度下，理论上能够嵌入的最大信息量（水印容量）。同时，本章会涉及感知模型（Perceptual Models），例如基于人眼视觉系统（HVS）的限制，讨论如何利用这些模型在不影响视觉质量的前提下优化水印的嵌入位置和强度。 --- 第二部分：核心嵌入与提取算法 第四章：空域嵌入技术 空域方法因其实现简单、计算复杂度低而广受欢迎。本章详述了多种空域嵌入技术： 1. 最低有效位（LSB）替换法： 详细分析其嵌入过程、高容量特性，以及为何它极易受到简单滤波和量化攻击的弱点。 2. 差分嵌入与模运算： 介绍如何通过像素值的差异或模运算来嵌入信息，以提高一定的隐藏强度。 3. 基于块/区域的空域嵌入： 讨论如何结合空间上下文信息，例如在图像的平坦区域或纹理区域分配不同的嵌入策略。 第五章：变换域嵌入：DCT与DWT的统治地位 变换域是设计鲁棒水印的首选。本章深入分析了基于正交变换的嵌入策略： 1. 离散余弦变换（DCT）域水印： 这是最成熟的技术之一。我们将详细解析DCT系数的选择（低频区、中频区、高频区）对鲁棒性和视觉影响的决定性作用。重点介绍如何利用量化、加性、或乘性的方式将水印嵌入到特定的DCT系数中，并讨论针对JPEG压缩的优化技术。 2. 离散小波变换（DWT）域水印： DWT具有出色的多分辨率分析能力，能更好地匹配HVS的特性。本章将探讨水印信息在不同尺度和方向的子带（Sub-bands）中的嵌入策略，特别是高频子带的鲁棒性和低频子带的不可感知性。 3. 奇异值分解（SVD）域水印： SVD因其对矩阵结构本身的稳定性和对部分线性变换的鲁棒性，在特定应用中表现出色。本章将阐述SVD在图像奇异值矩阵中的嵌入和提取机制。 第六章：鲁棒性增强技术 本章聚焦于如何使水印信息抵御恶意或非恶意的干扰。我们将探讨针对不同攻击类型的对策： 1. 针对有损压缩的鲁棒性： 详细分析如何调整嵌入强度和选择系数以抵抗JPEG、MPEG等常见压缩算法。 2. 针对几何攻击的鲁棒性： 几何攻击（如旋转、缩放、裁剪）是变换域水印的致命弱点。本章将介绍基于特征点的对齐技术、相位相关性（Phase Correlation）用于校正，以及使用分块/重叠嵌入策略来提高对裁剪的抵抗力。 3. 基于自适应嵌入的鲁棒性： 介绍如何根据载体图像的局部内容（如纹理复杂度、噪声水平）动态调整水印的嵌入强度和位置，实现最佳的性能平衡。 --- 第三部分：高级应用与未来展望 第七章：数字指纹识别与追踪系统 数字指纹识别（Fingerprinting）是版权保护的关键环节。本章专门探讨如何利用水印技术实现“一物一码”的追踪。我们将分析指纹嵌入的特殊要求：可区分性（Unforgeability）和不可转让性（Non-transferability）。重点讨论不相交性（Irremovability）和有效区分不同指纹版本的算法设计，例如基于判别性特征点的嵌入和对抗共谋攻击（Collusion Attacks）的策略。 第八章：脆弱水印与内容完整性验证 脆弱水印在取证和安全审计中发挥重要作用。本章详细分析了设计高度敏感的水印算法，使其对任何对像素的修改（包括单像素修改、添加噪声或滤波）都能产生明确的检测结果。本章将重点介绍基于哈希或校验和的嵌入机制，以及如何利用分层结构来定位篡改发生的确切位置（可定位水印，Tamper Localization Watermarking）。 第九章：新兴领域与未来趋势 本书的最后一部分展望了数字水印技术在快速发展的技术环境下的演进方向： 1. 深度学习在水印中的应用： 探讨如何利用生成对抗网络（GANs）和卷积神经网络（CNNs）来设计更加感知上透明且鲁棒性更强的嵌入器和检测器。分析端到端学习（End-to-End Learning）模式的优势与挑战。 2. 视频水印与三维数据水印： 将水印技术扩展到时空域的视频数据，讨论如何处理时间维度上的连续性和运动补偿带来的挑战。同时初步介绍对三维模型和点云数据的水印技术。 3. 安全与伦理考量： 讨论水印技术在隐私保护（如安全嵌入/提取协议）中的作用，以及在监控和内容审查背景下，水印技术可能带来的社会伦理和法律问题。 本书结构严谨，内容详实，既为初学者提供了坚实的理论基础，也为研究人员提供了深入探讨前沿算法的参考价值。它侧重于技术实现、性能评估和实际约束的全面理解。

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