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出版者:

作者:Shi, Yun Q. (EDT)/ Kim, Hyoung Joong (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:718.00

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isbn号码:9783540922377

丛书系列:

图书标签:

• 数字水印
• 信息隐藏
• 版权保护
• 图像处理
• 视频处理
• 安全通信
• 数据安全
• 数字版权管理
• 信号处理
• 多媒体安全

数字水印技术新进展与应用实践 内容提要： 本书全面深入地探讨了数字水印技术的前沿理论、关键算法及其在多个领域的实际应用。内容涵盖了数字图像、音频、视频乃至更复杂的文本和三维模型中的信息隐藏与验证技术。全书以工程实践为导向，详细解析了基于不同域（空域、变换域）的嵌入方法，重点阐述了针对恶意攻击和信号处理过程的鲁棒性设计，并对新兴的深度学习驱动的水印方案进行了详尽的梳理与比较。本书旨在为信息安全、多媒体取证、版权保护及物联网（IoT）数据溯源领域的科研人员、高级工程师及研究生提供一本兼具理论深度和工程实用性的参考手册。 --- 第一章 导论：数字内容保护的新挑战与水印技术定位 本章首先勾勒出当前数字信息爆炸时代背景下面临的严峻挑战，包括非法复制、盗版、内容篡改和来源追踪困难等问题。在此基础上，明确数字水印作为一种内嵌式、透明性保护手段的核心价值及其在数字版权管理（DRM）、内容认证和溯源跟踪中的关键作用。 详细区分了数字水印与其他内容保护技术，如加密（Encryption）和信息隐藏（Steganography）的区别与联系。数字水印的不可察觉性（Perceptual Transparency）和鲁棒性（Robustness）两大核心指标被引入，并为后续章节的讨论设定了理论基准。 章节末尾简要回顾了数字水印技术的发展历程，从早期的简单空域嵌入方法，到基于频域的复杂变换域方法，为读者构建一个清晰的技术演进脉络。 第二章 数字图像水印的基础理论与空域嵌入技术 本章聚焦于最常见也最基础的数字图像水印技术。首先，详细介绍了图像感知模型，特别是人眼视觉系统（HVS）的局限性，这是设计不可见水印的关键。 空域嵌入技术是本章的重点。我们详尽分析了最低有效位（LSB）替换法的原理、优缺点及易受攻击性。随后，深入探讨了像素值差分（PVD）嵌入法，通过分析相邻像素的灰度差值来确定嵌入容量和安全性，并展示了如何通过动态调整嵌入强度来平衡透明度与容量。本章还包括了对块效应的分析以及如何通过分块和随机化策略来增强水印的局部隐蔽性。 第三章 变换域水印：提升鲁棒性的核心策略 为了对抗诸如压缩、滤波、几何变换等常见信号处理操作，变换域水印成为主流。本章深入剖析了应用于水印嵌入的主要变换技术。 1. 离散余弦变换（DCT）水印： 详细阐述了DCT在图像频域中的能量聚集特性，以及水印信息嵌入到中频系数层面的原理。重点分析了JPEG压缩对DCT系数的影响，并给出了基于统计模型的鲁棒性优化嵌入策略。 2. 离散小波变换（DWT）水印： 介绍了DWT的多分辨率分析能力，如何利用其在不同尺度和方向子带中的能量分布特点进行嵌入。对比分析了将水印置于高频子带（增强鲁棒性）和中频子带（平衡透明度）的优劣。 3. 奇异值分解（SVD）水印： 针对矩阵分解技术在图像处理中的应用，重点讲解了SVD在奇异值矩阵中的嵌入方法，尤其适用于对局部区域抗攻击性要求较高的场景。 第四章 数字音频与视频水印的关键算法 本章将技术范围扩展至时间序列数据。 音频水印部分，首先介绍了人类听觉系统（HAS）的掩蔽效应模型。随后，详细分析了基于短时傅里叶变换（STFT）和离散余弦变换（DCT）的频域嵌入方法。重点讲解了相位编码和幅度调制的具体实现，以及如何利用频率掩蔽模型在保证听觉透明度的前提下，将水印嵌入到人耳不敏感的频段。 视频水印部分，则结合了空间域和变换域的技术。讲解了如何利用视频帧间的运动补偿（Motion Compensation）信息来设计时域相关的嵌入方案，以确保跨帧的同步性和鲁棒性。此外，还探讨了在压缩视频流（如MPEG标准）中，针对特定宏块结构进行水印放置的工程实践。 第五章 水印的对抗性分析与鲁棒性增强技术 鲁棒性是衡量水印技术实用性的核心指标。本章系统梳理了针对数字水印的常见攻击手段，并提出了相应的防御策略。 常见攻击分类： 包括非恶意处理（如格式转换、有损压缩）和恶意攻击（如剪切、几何失真、添加噪声、拒绝式攻击）。 鲁棒性增强机制： 1. 扩频技术（Spread Spectrum）： 将水印信息扩展到更大的数据空间中，以抵抗信道噪声和信息剔除攻击。 2. 可嵌入容量与鲁棒性的权衡模型： 引入香农-海明界限的概念，分析在给定信道容量下的最大理论鲁棒性。 3. 模版/同步信号嵌入： 设计专门的、高度鲁棒的同步标记（如特定的角点或边沿信息），用于在水印提取前对接收信号进行精确的几何校正和对齐，从而有效抵抗旋转、缩放和剪切（Rotation, Scaling, Translation - RST）攻击。 第六章 深度学习赋能下的自适应水印系统 近年来，基于深度神经网络（DNN）的水印方案展现出强大的性能潜力。本章深入探讨了如何利用生成对抗网络（GAN）和自动编码器（Autoencoder）架构来优化水印过程。 网络结构设计： 详细解析了水印编码器（Embedder）、攻击模拟器（Attacker）和水印解码器（Detector）的协同训练机制。重点分析了如何通过端到端（End-to-End）的优化，使网络自动学习出对特定攻击具有高度抵抗力的嵌入模式，从而无需手动设计复杂的数学变换。 可感知性与鲁棒性的动态平衡： 探讨了如何在损失函数中引入感知损失项（如VGG特征损失），以确保嵌入的水印在视觉上几乎不可察觉，同时通过对抗性训练来强化其对抗恶意篡改的能力。 第七章 水印技术的实际应用场景与标准化 本章将理论与实践紧密结合，展示了数字水印技术在现实世界中的典型应用案例。 1. 版权保护与追踪： 探讨了如何通过个体化的水印（Fingerprinting）来识别盗版源头，特别是在学术论文、软件分发和媒体流服务中的部署模式。 2. 内容真实性验证（多媒体取证）： 介绍了利用高频、不可见水印作为内容完整性校验码，用于快速检测图像或视频是否被篡改，区分“内容生成”与“内容捕获”。 3. 物联网（IoT）数据溯源： 讨论了将水印嵌入到传感器采集的数据包中，以建立端到端的数据信任链，防止数据在传输过程中被恶意替换或伪造。 最后，本章概述了国际上主要的数字水印相关标准（如MPEG的DRM标准草案），为工程实施提供参考框架。 第八章 未来展望与研究方向 本章对数字水印技术的未来发展趋势进行了展望。重点关注了以下几个方向： 1. 后量子密码学与水印的结合： 探索在抗量子计算攻击环境下，如何保持水印的长期有效性。 2. 语义级水印（Semantic Watermarking）： 研究如何将水印信息嵌入到内容的语义层面，使其能抵抗传统像素级攻击，例如在艺术作品中，水印嵌入到“主体结构”而非“像素细节”。 3. 硬件加速与实时处理： 讨论FPGA和专用ASIC芯片在实现高性能、低延迟水印嵌入与提取中的潜力。 本书的撰写力求全面覆盖该领域从基础理论到最前沿研究的各个方面，为读者提供坚实的理论基础和丰富的工程实践指导。

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一直以来，我总觉得数字水印是一个很“高深”的概念，好像只存在于专业研究机构或者商业公司的实验室里。直到我偶然翻到了这本《Digital Watermarking》，才发现原来它离我们的生活并不遥远，而且它所解决的问题，比如保护数字内容的原创性，对于我们普通用户来说也意义重大。这本书给我最大的感受就是它的“实用性”。它没有过多地纠缠于那些我可能永远也用不到的高级数学理论，而是更多地从实际应用的出发点来讲解。例如，书中详细介绍了在照片、音乐文件甚至视频中嵌入水印的方法，以及如何通过这些水印来追溯内容的来源，或者在内容被非法传播时证明其所有权。作者用非常清晰的语言解释了为什么有些水印可以轻易被去除，而有些则非常顽固，并且解释了这些差异背后的技术原因。我尤其喜欢书中关于“隐蔽性”的讨论，即如何在不影响原始文件质量的前提下嵌入水印，这让我对这项技术的精巧设计有了更深的理解。读完这本书，我不再仅仅是一个被动的内容消费者，而是开始意识到数字内容的安全和版权保护可以有如此多的技术手段，这让我对数字世界的运作方式有了全新的视角，也让我对未来数字版权保护的趋势有了更多的期待。

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作为一名长期关注信息安全领域的爱好者，我一直对数字水印这一细分技术充满好奇，而近期拜读的这部《Digital Watermarking》则让我大开眼界。这本书的深度和广度都令人称道，它不仅仅停留在理论层面，而是深入剖析了各种数字水印算法的实现细节和优劣势。我特别欣赏作者对于不同攻击类型（如几何攻击、噪声攻击、滤除攻击等）的分类和对应水印鲁棒性分析的详尽程度。书中详细阐述了基于DCT、DWT、SVD等变换域的嵌入技术，以及在特定应用场景下（如图像、音频、视频）如何选择和设计最优的水印方案。书中还涉及了零知识证明、同态加密等前沿技术在数字水印中的潜在应用，这对于我理解该领域未来的发展方向非常有启发。此外，作者在书中对一些经典的水印算法进行了细致的推演和比较，并辅以大量的图示和伪代码，这对于读者理解算法的内在逻辑非常有帮助。虽然其中不乏一些较为复杂的数学推导，但作者的处理方式使得这些内容更容易被消化。总的来说，这本书为我提供了一个全面、深入的数字水印技术知识体系，让我对这项技术有了更专业、更系统的认知，同时也为我后续的深入研究奠定了坚实的基础。

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我最近刚读完一本关于数字水印的著作，虽然我并非该领域的专家，但这本书确实为我打开了一扇新世界的大门。在我翻阅这本书之前，“数字水印”这个词对我来说仅仅是一个模糊的技术概念，与我日常接触的影音内容似乎有些遥远。然而，这本书以一种非常引人入胜的方式，循序渐进地解析了这项技术的核心原理和应用场景。它并没有一开始就抛出复杂的数学公式和晦涩的算法，而是从最基础的“为什么我们需要数字水印”开始，通过生动的例子，比如版权保护、信息防伪等，解释了数字水印在现实世界中的重要性。随后，作者开始深入浅出地介绍各种水印的嵌入和检测方法，从时域到频域，从简单到复杂，都做了详尽的阐述。尤其令我印象深刻的是，书中对于水印鲁棒性（抵抗攻击的能力）和不可见性（不影响原始信息质量）之间的权衡分析，让我理解到这项技术并非一蹴而就，而是充满了精妙的设计和不断的优化。这本书的语言风格也十分友好，即使是对于初学者，也能轻松理解其中的奥妙。我尤其喜欢书中穿插的一些历史发展脉络和未来发展趋势的讨论，这让我在学习技术的同时，也能对整个领域有一个更宏观的认识。它不是那种读完就忘的书，很多概念和思想至今仍在我脑海中回荡，让我开始更加关注数字内容的安全问题。

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我最近有幸阅读了《Digital Watermarking》这本著作，这本书给我留下了深刻的印象，因为它以一种非常独特的方式，深入浅出地阐述了数字水印这个复杂而迷人的技术领域。与许多枯燥的技术书籍不同，这本书的叙述风格充满了活力和智慧，它不仅仅是知识的传递，更是一种思想的启迪。作者在书中巧妙地运用了大量的类比和生动的案例，将抽象的技术概念具象化，让读者能够轻松地理解其核心原理。例如，在解释水印的“隐蔽性”时，作者会将其比作在一幅画中巧妙地融入一个微小的签名，既不破坏整体的美感，又能被细心的人发现。在讨论水印的“鲁棒性”时，则会将其类比为为一份重要文件加上多层加密和特殊标记，使其难以被篡改或伪造。书中对于不同类型的水印算法，如置乱水印、变换域水印、分形水印等，都进行了深入的分析，并且对其适用场景和潜在的不足之处都做了客观的评价。让我印象特别深刻的是，作者在书中反复强调了数字水印技术的伦理和社会影响，鼓励读者在掌握技术的同时，也要思考其对社会可能带来的积极和消极作用。这种人文关怀的视角，让这本书不仅仅是一本技术手册，更是一部关于数字时代信息安全和版权保护的思考录。

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在我印象中，关于数字水印的书籍往往会让人望而却步，要么过于理论化，要么缺乏条理。然而，《Digital Watermarking》这本书却彻底颠覆了我的这种看法。这本书的结构设计非常合理，从入门级的概念介绍，到核心算法的剖析，再到高级应用和未来展望，层层递进，逻辑清晰。作者在讲解每一项技术时，都力求做到通俗易懂，同时又不失严谨性。我尤其欣赏书中关于各种水印检测技术的描述，包括盲检测和非盲检测，以及它们各自的优缺点。书中对于如何对抗各种复杂的攻击，比如内容修改、几何变换等，也做了非常详尽的介绍，并且给出了具体的实践建议。让我感到惊喜的是，这本书并没有局限于某一类媒体格式，而是涵盖了图像、音频、视频等多种数字媒体，并且在不同媒体格式下，水印技术的实现方式和侧重点也有所不同，这使得本书的适用范围非常广泛。此外，书中还探讨了数字水印在 DRM（数字版权管理）系统中的应用，以及在信息隐藏、身份认证等领域的潜在价值，这些都极大地拓展了我对数字水印的认知边界。总而言之，这是一本兼具深度和广度，并且极具阅读价值的数字水印领域的著作。

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