中国地质大学研究生课程论文封面
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类别:A.博士B.硕士√ C.进修生
日期: 2016 年06 月 30 日
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摘要：随着近几年对地理信息系统的开发和研究，地理空间数据的应用得到了快速增长。地理空间数据是国民经济，国防建设中不可缺少的战略资源。特别是在网络化时代，地理空间数据容易被更改、复制和传播，地理空间数据安全问题是迫切需要解决的重要问题。数字水印技术是信息安全领域的前沿技术，在地理空间数据安全保护中具有重要作用。本文首先是对数字水印技术的基本原理以及地理空间数据的获取做了简单介绍。然后对地理空间数据数字水印技术的特点进行归纳，最后阐述了该技术的研究意义以及研究现状。
关键词：数字水印；地理空间数据；安全
一、引言
地理空间数据是描述人类赖以生存的地球的重要信息，是国家基础设施建设和地球科学研究的必要基础[1]。随着近几年研究的深入，地理空间数据被广泛应用。例如，地理空间数据可应用于汽车导航系统、带有GPS定位服务的移动通信设备、基于WEB的数字地图服务，以及采用地理信息系统（GIS）技术用于地理国情监测和灾难应急响应系统等。地理空间数据作为数据的一种，易于访问、获取、传播、复制。尤其是在当今网络化、信息化的时代背景下，违法、侵权行为屡禁不止，使得地理空间数据的安全性问题更加突出。
传统的信息安全技术主要是加密技术。该技术目前已经发展得比较成熟，在信息社会的各个领域中得到了广泛的应用。加密技术对内容的保护只局限在加密通信的信道中或其他加密状态下，一旦解密，则毫无保护可言。目前，计算机技术的飞速发展使得密码破译能力越来越强，常规密码的安全性受到了很大的威胁。因此，寻求新的安全技术，用以补足传统加密技术的缺陷显得十分重要。
数字水印技术是信息安全领域的前沿技术，并有希望成为这样一种补充技术，应用到对安全性有迫切需求的地理空间数据中。数字水印技术是利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性把版权信息嵌入在数字作品本身中，因为它在数字产品中嵌入信息不会被常规处理操作去除从而起到保护数字作品版权的一种技术。数字水印技术是通过计算机以一定算法嵌入的，一般不易感知，只能通过计算机提取和检测。在发生版权纠纷时，可以通过相应算法提取出来，从而验证数字产品的版权归属，确保版权所有者的合法利益[2]。
数字水印技术一方面弥补了密码技术的缺陷，可以为解密后的数据提供进一步的保护；另一方面，数字水印技术也弥补了数字签名的缺陷，因为它可以在原始数据中一次性嵌入大量的秘密信息[3]。数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一种可以在开放网络环境下保护版权、认证来源及完整性的新型技术。
二、数字水印技术简介
2.1数字水印技术的定义和特征
目前虽有许多文献讨论有关数字水印的技术问题，但是数字水印技术始终没有一个明确统一的定义。Cox等[4]把“水印”定义为“不可感知地在作品中嵌入信息的操作行为”；朱晓冬天[5]认为“数字水印技术是永久镶嵌在其他数据（宿主）中具有鉴别性行为的数字信号或者模式，而且不影响宿主数据的可用性”。
不同的应用对数字水印技术的要求不尽相同，一般认为数字水印技术应具有如下特点[6]。
1.可证明性
水印应能为受到版权保护的信息产品的归属提供完全可靠地证据。水印算法能够将所有者的有关信息（如注册的用户信息、产品标识或有意义的文字等）嵌入到被保护的对象中，并在需要的时候将这些信息提取出来。水印可以用来判别对象是否收到保护，并能监视被保护数据的传播、真伪鉴别以及非法拷贝控制等。
2.不可感知性
不可感知性是指视觉或者听觉上的不可感知性，即指因嵌入水印导致的载体数据的变化对于观察者的视觉或者听觉系统来说应该是不可察觉的，最理想的情况是水印与原始载体在视觉上是一模一样的，这是绝大数水印算法所应达到的要求。
3.鲁棒性
鲁棒性是指水印应该能够承受大量的物理和几何失真，包括有意的（如恶意攻击）或无意的（如图像压缩、滤波、打印、扫描与复印、噪声污染、尺寸变换等）。显然在经过这些操作后，鲁棒的水印算法应仍能从水印载体中提取出嵌入的水印或者证明水印的存在。一个鲁棒的水印应该做到如果攻击者试图删除水印将会导致水印载体的彻底破坏。
4.虚警率
虚警率是指未加水印而错误地检测出水印的概率的数学期望值。
5.水印容量
水印容量是指水印系统可携带的最大有效载荷数据量。
6.计算量
计算量是指嵌入算法与提取算法的复杂程度与计算成本。
2.2数字水印技术基本原理
数字水印技术是指在数字化数据中嵌入水印信息，使水印信息与数据融为一体，成为数据不可分离的一部分。其中的水印信息可以是版权标志、用户信息或者是产品相关信息等。当需要的时候可以通过相应的提取算法提取出水印信息，证明数据的版权归属，由此来确定版权拥有者、所有权认证、跟踪侵权行为、认证数字内容来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其他附加信息等[7]。
一个完整的数字水印技术系统包括水印嵌入器和检测器两大部分，如图2.1所示。
图2. 1 水印系统模型
嵌入器至少具有两个输入量，一个是水印信息，另一个是原始载体数据。检测器的输入至少为含有水印信息的载体数据，在非盲检测情况下还需要原始载体。在实际应用中，一个完整的数字水印技术系统包括水印生成、水印嵌入和水印提取与检测三个部分[8]。
1.水印生成
水印信号的产生通常基于为随机数发生器或混沌系统，产生的水印信号W往往需要进一步的变换以适应水印嵌入算法。X代表所要保护的数字产品的集合，G表示利用密钥K和待嵌入水印的X共同生成水印的算法。为了方便分析，我们把G分成算法R和算法T两个部分：
G=T°R
R:K→W.T:W×X×K→W
算法R输出原始水印X∈W，该原始水印只由密钥K产生。当R基于伪随机数发生器时，密钥K直接映射为伪随机数发生器的种子。当R基于混沌系统时，密钥集由许多初始条件的适当变换而产生。这两种方法所产生的密钥集足够大并满足密钥唯一性条件，而且由R 产生的水印是有效的水印。此外，R是不可逆的。
算法T对原始水印进行修改以获得最后的依赖于产品的水印W。T应满足：
T(W,X o)≌T(W,X w)≌T(W,X W′)
其中，X o为原始产品；X w为含水印产品，并且X W′=M(X w)，X W′~X w；M为数据处理操作算法。
2.水印嵌入
水印的嵌入过程如图2.2所示。
图2. 2 水印嵌入过程
水印嵌入就是把水印信号W= {ω(k)} 嵌入到原始产品X o={x o(k)}中，一般的水印嵌入规则可描述为：
x w k=x0k⊕h kω(k)
其中⊕为某种叠加操作，也可能包括合适的截断操作或量化操作。H={h(k)}称为d维的水印嵌入掩码。最常用的嵌入准则如下：
x w k=x0k+aω(k)（加法准则）
x w k=x0k(1+aω(k))（乘法准则）
3.水印提取与检测
水印的提取与检测可用于任何产品，该过程原始数据可以参与也可以不参与。图2.3、图2.4分别是水印提取过程与水印检测过程。其中虚线部分表示在提取或者判断水印信号时原始数据不是必需的[9]。
图 2. 3水印提取过程
图 2. 4水印检测过程
三、地理空间数据
地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会、人文、经济数据，可以是图形、图像、文字表格和数字等[10]。它所表达的信息就是空间信息，反映空间实体的位置以及与该实体相关联的各种附加属性的性质、关系、变化趋势和传播特性等的总和。接下来将阐述地理空间数据常见的两种表达模型，即矢量数据模型和栅格数据模型。
3.1地理空间数据获取
地理空间数据的获取是多种多样的，但大部分的地理空间数据主要来源于八个方面[11]。
1.地图数字化
由于以往地理空间信息的主要表达方式或载体是地图，所以数字化地图就成为地理空间数据的主要来源之一，由地图到地理空间数据的转化由两种重要途径，即直接数字化地图和地图扫描后提取。
2.实测数据
实测数据是指通过野外实地测量获取的数据，如采用测量仪器进行实际勘察测量。
3.实验数据
实验数据是模拟地理真实世界中地物与过程特征产生的数据，它们表示在特定的条件下的实际情况。例如：农业试验站获取的各种数据，可以近似表达某区域中大气、土壤、植被系统的运作状况。
4.遥感与GPS数据
遥感与GPS数据是由航空，航天各种设施获取的数据，如卫星影像数据。GPS可以准确获取地物的空间位置，它已逐渐成为其他地理空间数据源的订正和校准手段。
5.理论推测与估算数据
理论推测与估算数据是在不通过其他方法直接获取数据的情况下，常用有科学依据的理论来推测获取数据。例如，地球演化、地貌演化、沙漠化进程等数据，是依据现代地理特征和过程规律去推测过去的各种数据。另外，对于一些短期内需要，但又不能直接测量获取的数据，如洪水淹没损失、地震影响区、风灾雪灾造成损失面积等常采用有依据的估算方法。
6.历史数据
历史数据是指历史文献中记录下来的关于地理区域及地理事件的各种数据，这类信息在我国是十分丰富的，它对于建立序列地理空间数据是很宝贵的。经过基于地学知识关联的整理和完善，这些数据信息将成为可用的地理空间数据。
7.统计普查数据
统计普查数据是由空间位置概念的统计数据通过与空间位置关联或其他处理可以转化为地理空间数据。普查方法获取的数据比统计数据更准确、更全面。
8集成数据
集成数据主要是指由已有的地理空间数据经过合并、提取、布尔运算、过滤等操作得到的新数据。
3.2矢量数据模型
矢量数据描述地理要素的空间特点是通过离散的位置坐标来表示的，记录的是对象的几
何形状、线条的粗细和色彩等。矢量图与分辨率无关，在任何情况下，对矢量图进行任意缩放，都不会影响它的清晰度和光滑度[12]。
在矢量地理空间数据中，利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体的空间分布。例如，空间目标对象的空间特征信息连同属性特征一起存储，根据属性特征的不同，点可用不同的符号来表示，表示那些实体大小的地图上无法用按比例描绘的地理要素，如消防栓、井、测量控制点等。线可用不同的颜色、线型、粗细来描绘，表示那些线状或者网络状的地理要素，如溪流、道路、管线等。多边形则可以充填不同的颜色，表示那些由一个封闭的多边形包围的区域状的地理要素，如水系、地块、房屋建筑、行政边界等[13]。
点及其坐标是矢量数据模型的基本单元。线要素由点构成。线是由两个端点之间一系列标记线形态的点所构成的，可能是平滑曲线或者折线。平滑曲线一般可用数学方程拟合。直线线段可表示人文要素或者曲线的近似值。线要素可以与其他线相交或相连，并形成网络。
同样的，面要数也能用矢量数据结构描述,将坐标对连成线段，线段连成弧段，第一条线段的起点坐标与最后一条线段的终点坐标重合，就构成一个面，或者说是多边形。面要素的边界把区域分成了内部区域和外部区域。面要素可以是单独的或连接的[14]。一个单独的区域有一个特征点既作为边界起始点又作为边界终点。面要素可以在其他面要素内形成岛，也可以彼此重叠并产生重叠区。
四、地理空间数字水印技术
4.1地理空间数据数字水印技术特征
地理空间数据水印技术即是通过嵌入技术将水印信息隐藏到原始数据中，从而形成含有水印信息的载体数据[15]，基于地理空间数据的定位特征、空间特征、时间特征等，对于嵌入水印的地理空间数据，应该达到以下基本要求。
1.不可感知性
不可感知性是指水印嵌入后不会引起空间地理数据在各种平台上的可觉察性，不应该影响地理空间数据的视觉效果。
2.鲁棒性
地理空间数据可能会遇到各种操作，如数据增减、旋转、平移、缩放、变形、投影变换、坐标转换、格式转换等，因此，要求地理空间数据数字水印技术具有较强的抗攻击能力，即鲁棒性。鲁棒性是衡量数字水印技术算法优劣的一个重要标准。
3.精度
精度是地理空间数据数字水印技术特有的重要特征，水印数据不仅要有不可感知性，还要保证其精度在允许范围内。好的数字水印技术算法应该是水印数据保持好的精度，失去数据精度的水印算法没有意义。
4.数据一致性
数据一致性即保持嵌入水印的空间数据拓扑和坐标的一致性，保持水印数据总量、数据结构不变化，保持数字水印要素图形化方式不变，水印数据要素平面坐标变化符合制图以及空间分析的要求，以使得数据具有可用性。
5.安全性
安全性即未经授权的客户将不能检测出产品中是否有水印存在，水印难以被篡改和伪造，误检测率较低。但对于授权的用户必须能正确地提取出水印，即使算法是公开的，在提取水印的时候也需要密钥。
6.不可抵赖性
不可抵赖性要求水印数据所携带的水印信息能够被唯一确定地鉴别，不能有歧义。4.2地理空间数据数字水印技术的应用领域
作为一个新兴的信息安全前沿技术，数字水印技术已经被应用于不同的领域。数字水印技术在地理空间数据的应用领域主要有以下几个[16]。
1.版权保护
利用数字水印技术进行数字产品的版权保护是数字水印技术的重要应用领域之一。为了保护数据产品的版权，可以把版权信息作为水印信息嵌入到数字产品中，当发现可以数据产品流通时，通过水印提取和检测来提取载体数据中的版权信息，以验证数据产品的版权。用于版权保护的水印算法一般为鲁棒水印算法。
2.分发跟踪
数字水印技术的另一个重要领域是用于数字产品的分发跟踪。在数字产品的分发过程中，每一次分发都把分发者和领取者的单位或者个人作为水印信息嵌入到数据产品中，当发现版权侵权行为时，可以通过水印提取来跟踪数字产品的分发单位，并判定数据产品流失途径。分发和使用跟踪一般使用鲁棒水印，且多数情况下要求该鲁棒水印是一种多重水印。
3.内容完整性验证
数据水印技术中的脆弱性水印的一个重要应用领域便是数字产品内容的完整性认证。在数据产品传播前，在数据产品中嵌入脆弱性水印；使用该数据产品前，对数据产品中的脆弱性水印进行提取和检测，通过水印提取和检测结果的完整性来验证数据产品内容的完整性。
4.内容篡改定位
除了用于数字产品的内容完整性认证外，脆弱性水印的另一个用途是数字产品内容篡改提示和定位。随着计算机技术的不断发展，篡改和伪造数字产品内容变得越来越便捷，如何对数字产品内容中的篡改部分进行定位是需要解决的问题。在数字产品中嵌入脆弱性水印，通过脆弱性水印提取和检测来确定内容是否被篡改，并最终定位出被伪造和篡改的数字产品内容。
4.3地理空间数据数字水印技术的研究意义
地理空间数据数字水印技术的研究能够为地理空间信息安全，特别是版权保护、版权跟踪提供可靠的理论和技术，对国家和军队空间数据的安全、知识产权保护、水印前沿技术的发展、增强在水印领域的国际竞争力等都具有重要的理论意义和应用价值。
基于实际需求，数字水印技术应用于地理空间数据，建立水印保护规则、方法以及应用软件，已经成为加强地理空间数据版权保护和信息安全工作的一个重要手段和迫切要求，数字水印技术在地理空间数据具有重要作用。
（1）有效保护地理空间数据生产者、拥有着和使用者的合法权益；有效满足密级产品限制用户群体的保密要求；促进GIS矢量数据产品的共享与交换，从而保障GIS、电子导航、数字城市、电子政务等地理信息相关产业的安全和健康发展。
（2）地理空间数据产品版权保护关键问题的解决，以及版权保护系统的开发，可有效解决地理信息及其信息系统的安全问题，从而可有效促进国家信息安全建设。
（3）可以促进地理信息安全的基础理论和技术方法研究。
（4）促进网上地理空间数据产品的发布与更新，提高我国地理空间数据网络化发展。
（5）规范测绘行业市场，保障测绘信息相关法规的有效实施。
4.4地理空间数据数字水印技术研究现状
目前，国内外数字水印技术的研究主要集中在图像、视频和声音等多媒体信息的版权保护上，而在地理信息数据中通过隐藏水印信息对其实现安全保护的研究较少。
表4.1列出了不同关键词在“CNKI中国期刊全文数据库”、“万方-中国学位论文全文数据库”、“IEEE”、“PQDD学位论文库”等检索的国内外研究成果。
表4.1 国内外数字水印技术研究文献检索结果
从表4.1可以看出，地理空间数据数字水印技术研究在整个数字水印技术研究中所占比例很小，主要有两方面原因：一方面是因为地理空间数据数字水印技术的研究需要较深的专业知识；另一方面就是地理空间数据的安全保护意识尚未得到人们的足够重视。
矢量地理空间数据的数字水印技术，已引起了国内外的广泛重视。国内外许多科研机构和学者都在进行这方面的研究，国际上如日本山梨（Yamanashi）大学和北海道（Hokkaido）大学、美国马里兰（Marland）大学、意大利锡耶纳（Siena）大学和佛罗伦萨（Florence）大学、韩国明知（Myong Ji）大学等；国内如南京师范大学、解放军信息工程大学、武汉大学、哈尔滨工程大学、北京邮电大学、西安电子科技大学等。
在空域水印算法方面，张佐理[17]、李强等[18]、陈晓光和李岩[19]都是利用道格拉斯-普克算法来实现抗矢量地理空间数据压缩算法。张佐理对道格拉斯-普克算法进行改进，然后对冗余顶点进行压缩，利用压缩后的顶点数据嵌入水印，具有更好的抗压缩效果。李强等对道格拉斯-普克算法压缩后的数据点根据数据的奇偶性特征嵌入水印信息，取得较好的抗压缩效果同时，实现了水印信息的盲检测。陈晓光和李岩对压缩后的数据由特征点的位置信息以及容差值确定嵌入策略，实现水印信息的盲检测，同时对其他类型的攻击具有一定的鲁棒性。
张鸿生等[20]、阚映红等[21]和朱俊丰等[22]都是利用在矢量地理空间数据中插入冗余点，通过在冗余点上嵌入水印信息达到水印嵌入的目的。张鸿生等将一幅矢量图形视为曲线的集合，按设定阀值进行曲线分割；再在容差范围内，使每条曲线对应一个水印位。阚映红通过冗余点在其相邻两个数据节点间的移动来嵌入水印信息，从而保证水印信息的嵌入不会引起矢量地理空间数据中线状和面状地理空间数据的集合变形。朱俊丰等提出一种融合的水印算法，进行两次水印嵌入：一次是改变数据点的值，另一次是冗余数据点作为水印嵌入数据点。
五、结束语
地理空间数据面临的严峻安全局面,迫切需要可靠的技术手段来解决,数字水印技术作为空间数据安全的前沿技术,对于地理空间数据安全具有不可替代的重要作用。而有效地将数字水印技术应用于地理空间数据,将水印技术实用化,有诸多问题需要不断解决。通过对空间数据特性的深刻理解和认识,以及对水印关键理论和技术的深入研究和解决,并通过水印技术的应用和推广,数字水印技术在现有研究和应用的基础上必将在地理空间数据安全中发挥越来越大的作用。
参考文献：
[1]孙圣和，陆哲明，牛夏牧.2004.数字水印技术及应用.北京：科学出版社.
[2]钮心忻,杨义先. 信息隐藏与检测算法的特性分析[J]. 电子学报,2002,07:952-955.
[3]陈明奇,钮心忻,杨义先. 数字水印的研究进展和应用[J]. 通信学报,2001,05:71-79.
[4]Cox I J, Joe K, LeightonF T, et al.1997. Secure spread spectrum watermarking for multimedia. IEEE on
Image Processing, 6 (12): 1673~1687.
[5]朱晓冬. 数字水印技术的研究[D].吉林大学,2004.
[6]金喜子. 基于DCT域的数字水印算法研究[D].吉林大学,2011.
[7]边杏宾. 数字水印技术及应用研究[D].电子科技大学,2009.
[8]符浩军. 栅格地理数据数字水印模型与算法研究[D].解放军信息工程大学,2013.
[9]魏玲. 基于小波变换的图像数字水印算法研究[D].山东师范大学,2008.
[10]马强. 基于离散小波变换的彩色图像数字水印研究[D].西北农林科技大学,2013.
[11]程兴国. 基于静止图像的数字水印技术研究[D].电子科技大学,2005.
[12]袁雅倩. 基于抗攻击的数字水印印刷防伪技术的研究[D].华南理工大学,2014.
[13]丁璐. 矢量图数字水印技术研究[D].北京交通大学,2010.
[14]Jin-Goo Park,Jeung-HoonHan,Seung-Hwan Kim,Sang-Ho Lee. The Formation of Water Marks on
Both Hydrophilic and Hydrophobic Wafers[J]. MRS Proceedings,1997,477:.
[15]Anonymous. The Citizens for Water Foundation; Josh Fox, Joe Levine, Al Appleton, Ramsay
Adams, Mark Ruffalo, Arts for Peace, Catskill Mountainkeeper, Damascus Citizens for Sustainability & NYH20 Announce The Citizens for Water Foundation[J]. Ecology, Environment & Conservation,2011,:.
[16]Liu, Xin,Xia, Jianhong (Cecilia,Blenkinsopp, Chris,Arnold, Lesley,Wright, Graeme. High Water Mark
Determination Based on the Principle of Spatial Continuity of the Swash Probability[J]. Journal of Coastal Research,2014,303:.
[17]张佐理. 一种抗压缩的矢量地图水印算法[J]. 计算机工程,2010,20:137-139.
[18]李强,闵连权,王峰,杨永强,何宏志. 抗道格拉斯压缩的矢量地图数据数字水印算法[J]. 测绘科
学,2011,03:130-131.
[19]陈晓光,李岩. 针对二维矢量图形数据的盲水印算法[J]. 计算机应用,2011,08:2174-2177.
[20]张鸿生,李岩,曹阳. 一种采用曲线分割的矢量图水印算法[J]. 中国图象图形学报,2009,08:1516-1522.
[21]阚映红,杨成松,崔翰川,王莹莹,刘嵘. 一种保持矢量数据几何形状的数字水印算法[J]. 测绘科学技术学
报,2010,02:135-138.
[22]朱俊丰,邓仕虎,徐文卓. 多种算法融合的高鲁棒性矢量地图数据水印技术研究[J]. 测绘科
学,2011,02:130-131+168.
数字水印技术综述 （湖北武汉 430070） 摘要：介绍了数字水印技术的基本原理。并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述。同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析。最后指出数字水印今后的研究方向。 关键词：数字水印；水印原理；水印算法；水印应用 Overview on Overview on Digital Watermarking Technology ( Wuhan, Hubei 430070, China) Abstract：The basic concepts of watermark techniques are first introduced，and then the characteristics、classification、attacking techniques and application and applications first expatiated．For further understanding．the watermark technique from the various aspects aye classified and some conventional watermark techniques and algorithms are analyzed in detail．Finally，research direction of digital watermark technology is pointed out． Key words：digital watermarking；watermarking principle；watermarking algorithms ；watermarking application； 0数字水印 随着Internet与数字媒体技术的飞速发展，信息安全问题日益突出，因此，数字媒体的版权保护与信息完整性保证已逐渐成为人们迫切需要解决的一个重要问题，数字水印技术就是在这种需求下迅速发展起来的。 数字水印是通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。水印不占用额外的带宽。是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 1数字水印的特征 一般认为数字水印应具有以下特征（1）鲁棒性水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后，仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。（2）知觉透明性数字水印的嵌入不应引起数字作品的视/听觉质量下降，即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。（3）内嵌信息量(水印的位率) 数字水印应该能够包含相当的数据容量，以满足多样化的要求。（4）安全性水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的嵌入的数字水印是统计上不可检测的，非授权用户无法检测和破坏水印。对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图，水印应该能一直保持存在，直到图像已严重失真而丧失使用价值。（5）实现复杂度低数字水印算法应该容易实现。在某些应用场合(如视频水印)，甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。（6）可证明性数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别，从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。 2 数字水印的分类 2.1按照嵌入的位置 按照嵌入的位置可分为：(1)空域数字水印：空域数字水印的嵌入是通过直接修改图像的灰度值或是强度值来完成的。(2)变换域数字水印：变换域的数字水印是将图像进行某种变换，通过修改变换域系数来达到嵌入水印的目的。
《地理空间数据库原理》教学大纲 一、课程基本情况 总学时：48 讲课学时： 48 实验学时：0 总学分：3.0 课程类别：专业基础必修 考核方式：考查 适用对象：地理信息系统专业 先修课程：地理信息系统原理等 参考教材：郭际元、周顺平、刘修国，空间数据库，中国地质大学（武汉），2002 毋河海、龚建雅编著，地理信息系统（GIS）空间数据结构与处理技术 二、课程的性质、任务与目的 《空间数据库》是地理信息系统专业的专业课。通过本课程的学习，使学生对各种空间数据的存贮和管理技术有个较全面的了解，对学生进行有关空间数据库的设计技巧的训练，为将来从事GIS应用系统及其数据库的设计打下基础。 三、课程内容、基本要求与学时分配 课程的基本内容 介绍数据库和数据模型库的存贮和管理技术，包括矢量数据模型的空间数据库、栅格数据模型的空间数据库、关系数据库对空间数据的管理、符号库、网络空间数据库、三维空间数据库、海量空间数据库以及时态空间数据库。 课程的基本要求 （一）对各种空间数据的存储和管理技术有个较全面的了解。 （二）掌握用文件管理图形数据和属性数据的方法和技术，并用程序予以实现。 教学安排 （一）数据库与数据模型（4学时） 理解数据库的概念；四种数据模型：层次模型网状模型、关系模型、面向对象模型。 （二）地图数据模型总论（4学时） 理解地图数据的基本组成：矢量空间数据模型和属性数据模型，图形数据和属性数据的连接。 （三）矢量数据模型的空间数据库（4学时）
掌握地理实体的目标化，实体信息的数据化，实体间关系的逻辑实现。 （四）栅格数据模型的空间数据库（4学时） 掌握栅格数据的组织与存贮，栅格数据的检索。 （五）符号库的建立及管理（6学时） 掌握矢量符号库和栅格符号库，符号库的建立及管理，符号的显示及编辑。 （六）三维空间数据库（6学时） 理解三维空间的目标分类，八叉树数据结构，四面体格网，三维边界表示法、 参数函数表示法。 （七）海量空间数据库（4学时） 理解数据库中图幅的组织方法，图幅间被分割目标的组织方法，跨图幅地图漫游。 （八）时态空间数据库（6学时） 理解空间地物的时态性、时态空间数据库的组织方法。 （九）空间数据的关系化管理（4学时） 理解基于关系数据库的空间数据模型，基于关系数据库的空间实体数据结构，空间数据访问模型，关系化空间数据的安全管理，大型关系数据库管理系统分布式体系结构的应用。 （十）网络空间数据库（6学时） 理解网络GIS主要改造模型，分布式地理信息共享形式，分布式空间数据管理技术，网络GIS中地理空间元数据管理。 四、教学方法和手段 学生在课外多关注数据库发展的新知识；采取多媒体教学方法（部分最好结合演示）等。 五、成绩评定 该课成绩有平时20分和考试卷面成绩两部分组成；考核形式闭卷。 六、其它说明 无 教学大纲撰写人： 地理信息科学系主任： 测绘与地理科学学院教学院长： 1
校园基础地理空间数据库建设设计方案 遥感1503班第10组 （杨森泉张晨欣杨剑钢熊倩倩） 测绘地理信息技术专业 昆明冶金高等专科学校测绘学院 2017年5月
一．数据来源 二. 目的 三 .任务 四. 任务范围 五 .任务分配与计划六．小组任务分配七. E-R模型设计八．关系模式九．属性结构表十．编码方案
一．数据来源 原始数据为大二上学期期末实训数字测图成果（即DWG格式的校园地形图） 导入GIS 软件数据则为修改过的校园地形图 二．目的 把现实世界中有一定范围内存在着的应用数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。空间数据库设计要满足用户需求，具有良好的数据库性能，准确模拟现实世界，能够被某个数据库管理系统接受。
三．任务 任务包括三个方面：数据结构、数据操作、完整性约束 具体为： ①静态特征设计——结构特性，包括概念结构设计和逻辑结构设计； ②动态特性设计——数据库的行为特性，设计查询、静态事务处理等应用程序； ③物理设计，设计数据库的存储模式和存储方式。 主要步骤：需求分析→概念设计→逻辑设计→物理设计 原则：①尽量减少空间数据存储冗余；②提供稳定的空间数据结构，在用户的需要改变时，数据结构能够做出相应的变化；③满足用户对空间数据及时访问的需求，高校提供用户所需的空间数据查询结果；④在空间元素间为耻复杂的联系，反应空间数据的复杂性；⑤支持多种决策需要，具有较强的应用适应性。 四、任务范围 空间数据库实现的步骤、建库的前期准备工作内容、建库流程 步骤：①建立实际的空间数据库结构；②装入试验性数据测试应用程序；③装入实际空间数据，建立实际运行的空间数据库。 前期准备工作内容：①数据源的选择；②数据采集存储原则；③建库的数据准备；④数据库入库的组织管理。 建库流程：①首先必须确定数字化的方法及工具；②准备数字化原图，并掌握该图的投影、比例尺、网格等空间信息；③按照分层要求进行
数字水印技术：概念、应用及现状 一、引言 随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，无论采用传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是控制文件的存取，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统秘密级别的方法变得越来越不安全。 另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。 二、认识数字水印 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。 数字水印技术的基本特性: 1. 鲁棒性(robustness)：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。 2.安全性(security):指隐藏算法有较强的抗攻击能力，即它必须能够承受一定程度的人为攻击，而使隐藏信息不会被破坏。 3.透明性(invisibility):利用人类视觉系统或人类听觉系统属性，经过一系列隐藏处理，使目标数据没有明显的降质现象，而隐藏的数据却无法人为地看见或听见。 ***典型的数字水印系统模型： 图 1为水印信号嵌入模型，其功能是完成将水印信号加入原始数据中；图 2为水印信号检测模型，用以判断某一数据中是否含有指定的水印信号。
数字水印技术概论 【摘要】本文就数字水印科学保护技术展开探讨，通过原理定义论述、领域背景介绍与应用探讨，明晰了技术核心应用价值。对促进数字水印技术的继续深化拓展，发挥对电子信息相关数据产品的可靠安全保护职能，有积极有效的促进作用。 【关键词】数字水印;应用;保护 0.前言 信息时代，各类信息化数字技术扩充发展，针对丰富数字信息的安全保护需求也日益扩充。基于数字文档可方便快捷的复制、篡改与盗取，因而令其产权保护面临一定困难。同时数字图像具有一定适应性特征，可供用户任意设计更新并为己所用。为此应科学探究一种良好的数据可靠加密保护技术，进而有效应对不良信息篡改、窃取、盗用问题。本文基于这一目标引入水印数字技术探讨，该技术通过印记图形加密有效保护版权信息，形成印记图形同原始保持一致，基于一定标准形成水印图像，进而探究非法复制信息、相关违规产品的不良流通应用。该技术核心特征在于潜入模式，是通过视觉设想推理阐释实效的科学方式。 1.数字水印技术概述 1.1数字水印技术原理内涵 数字水印技术是一类进行数据产品安全保护、信息内容科学检测，通过嵌入模式将相关序列代码或用户定义标识引入信息中，并可基于相关算法进行水印提取，进而实施保护信息版权检验的科学技术方式。可有效维护产权人享有的产品版权利益，杜绝非法盗版问题。数字水印技术所保护的对象可以是媒体，数据文档、工具软件、视频音频资料、信息图像等丰富内容，包括生成水印、相关嵌入过程、综合信息测试与提取水印等实践环节。 数字水印核心原理在于通过针对宿主进行标识信息嵌入形成水印，令其具备无法感知的良好属性，进而确保信息数据安全性。同时需要遵循相应感知规则，令水印信息具有充分冗余性，即可通过分段数据实现恢复。 1.2数字水印具体类别 数字水印基于出发点各异性，令其种类划分各不相同，并体现了一定的联系渗透属性。依据水印特征，可将其划分成健壮与脆弱水印。前者可服务于数字作品资源中进行著作权相应表述，通过水印嵌入可满足综合编辑实践需求。后者则可实现数据完整统一保护，基于对更新信号的敏锐反映性，可依据其水印状况进行数据信息安全程度分析判别。依据水印媒体，可将其分为图像、视频、音频水印、文本与网格水印形式。而基于检测流程，数字水印则包括明文与盲水印等。前者检测进程要利用原始信息，后者则应利用密钥。 基于水印不同内容，可将数字水印定义为有意义以及无意义形式。前者即水印自身同时代表数字图像或音频数据编码，而后者则仅仅代表序列号。 1.3数字水印技术服务应用领域 数字水印技术基于优质属性、科学原理，在数字化、信息化社会建设与市场经济发展中体现了较大的应用潜能，可在电子商务领域、多媒体技术服务、广播媒介中发挥综合优势。数字水印技术具备良好的版权保护功能，基于来源信息与版权内容嵌入，有效预防不良侵权行为，体现良好安全的版权保护能效，当然其实践应用对数字水印提出了显著的鲁棒性要求。同时，数字水印技术科有效实现
数字水印的历史及国内外发展现状 一般认为，数字水印起源于古老的水印技术。这里提到的“水印”技术是指传统水印，即印在传统载体上的水印，如纸币上的水印、邮票股票上的水印等，将它们对着光照我们可以看到其中隐藏的图像。这些传统的“水印”用来证明其内容的合法性。大约700年前，纸水印便在意大利的Fabriano镇出现[1]，这些纸水印是通过在纸模中加细线模板制造出来的。纸在存在细线的区域会略微薄一些，这样也会更透明一些。到了18世纪，在欧洲和美国制造的产品中，纸水印已经变得相当的实用了。水印被用作商标，记录纸张的生产日期，显示原始纸片的尺寸。大约也是这个时期，水印开始用于钱和其它文件的防伪措施。纸水印的存在既不影响美感，也不影响纸张的使用。中国是世界上最早发明造纸术的国家，也是最早使用纸币的国家。宋真宗在位时（公元998－1021年），四川民间发明了“交子”[2]。交子正面都有票人的印记，有密码画押，票面金额在使用时填写，可以兑换，也可以流通。可以说交子上的印文既包含水印技术也包含消隐技术。 事实上，正是由于纸张水印和消隐技术的特性才真正地启发了在数字环境下水印的首次使用。数字水印的产生最早可追溯到1954年，它的产生源于对数字产品的保护。在1954年，Muzak公司的埃米利.希姆布鲁克(Emil Hembrooke)为带有水印的音乐作品申请了一项专利。在这项专利中，通过间歇性地应用中心频率为1kHz的窄带陷波器，认证码就被插入到音乐中。该频率上能量的缺失表征使用了陷波滤波器，而缺失的持续时间通常被编码为点或长划，此认证码使用了莫尔斯电码。此系统被Muzak公司用到了1984年前后[3]。1961年美国专利局这样描述了该项发明： 此发明使对音乐作品进行确证成为可能，从而制定出了一个防止盗版的有效途径，这也可以比作纸币中的水印。 从那时起，人们开始发展大量的水印技术并由此展开了各种各样的应用，人们对于嵌入信号的兴趣就这样持续了35年，此期间水印被应用于广告认证和设备控制上。例如，在1979年，Szepanski[4]描述了一种机械探测模式，它可以用在文件上起到防伪效果。九年后Holt等人[5]阐述了一种在音频信号中嵌入认证码的方法。但这时的数字水印只是作为一种版权认证的工具，并没有成为一门科学。直到20世纪90年代初期，数字水印才作为一个研究课题受到了足够的重视。1993年A. Z. Tirkel等所撰写的“Electronic water mark”[6]一文中首次使用了“water mark”这一术语。这一命名标志着数字水印技术作为一门正式研究学科的诞生。后来二词合二为一就成为“watermark”，而现在一般都使用“digital watermarking”一词来表示“数字水印”。现在我们所说的“水印”一般指的都是数字水印。 数字水印技术自93年被提出以来，由于其在信息安全和经济上的重要地位，发展较为迅速，世界各国的科研机构、大学和商业集团都积极的参与或投资支持此方面的研究。如美国财政部、美国版权工作组、美国洛斯阿莫斯国家实验室、美国海陆空研究实验室、欧洲电信联盟、德国国家信息技术研究中心、日本NTT信息与通信系统研究中心、麻省理工学院、南加利福尼亚大学、剑桥大学、瑞士洛桑联邦工学院、微软公司、朗讯贝尔实验室等都在进行这方面的研究工作。IBM公司、日立公司、NEC公司、Pioneer电子公司和Sony公司等五家公司还宣布联合研究基于信息隐藏的电子水印。 国际学术界陆续发表了许多关于数字水印技术方面的文章，几个有影响的国际会议（例如IEEE，SPIE等）及一些国际权威学术期刊（例如Signal Processing等）相继出版了有关数字水印技术的专题。1996年5月，国际第一届信息隐藏学术讨论会[10](International Information Hiding Workshop, IHW)在英国剑桥牛顿研究所召开，至今该研讨会已举办了五
（重庆邮电大学2014-2015学年第一学期）信息隐藏技术课程 期末大作业 学号： 2011211650 2011211651 姓名：曾湘宇黄明雄 班级： 0441102 成绩评定：
数字水印技术综述 摘要 现今数字时代的到来，多媒体数字世界丰富多彩，数字产品几乎影响到每一个人的日常生活。如何保护这些与我们息息相关的数字产品，如版权保护、信息安全、数据认证以及访问控制等等，就被日益重视及变得迫切需要了。借鉴普通水印的含义和功用，人们采用类似的概念保护诸如数字图像、数字音乐这样的多媒体数据，因此就产生了“数字水印”的概念。所谓“数字水印”是往多媒体数据中添加的某些数字信息，比如将在数码相片中添加摄制者的信息，在数字影碟中添加电影公司的信息等等。与普通水印的特性类似，数字水印在多媒体数据中（如数码相片）也几乎是不可见的，也很难被破坏掉。因此数字水印在今天的计算机和互联网时代大有可为。数字水印技术还有很多其它用途，并且其应用领域还在不断扩大。要完整地说明数字水印应用的未来还不可能，但是业界对数字水印技术在复制保护和纸质媒介上的应用有了越来越大的兴趣，比如用比如水印技术保护钞票、支票、发票等等。除了技术发展，市场营销和商业规划也极为重要，并且需要有深度的分析与战略计划。技术推广和普及也必不可少，以保证市场为接受数字水印技术做好准备： 关键词：数字水印，水印攻击，FCM算法，应用，前景
目录 第一章前言 (2) 1.1问题背景 (2) 1.2问题分析 (2) 1.3小组分工 (3) 第二章数字水印技术 (4) 2.1为什么要用数字水印? (4) 2.3数字水印的起源 (6) 2.3发展历史 (6) 2.4国内外研究现状 (7) 2.5数字水印的概念 (7) 2.6数字水印的要素 (9) 2.7数字水印的优点 (10) 2.8数字水印的应用 (11) 2.8.1数字版权保护（DRM） (11) 2.8.2多媒体认证和篡改检测 (11) 2.8.3数字指纹和盗版追踪 (12) 2.8.4拷贝控制和访问控制 (12) 2.8.5广播监视 (12) 2.8.6商务交易中的票据防伪、电子印章 (12) 2.8.7隐蔽通信及其对抗 (13) 第三章常见的水印攻击方法 (14) 3.1基本攻击 (14) 3.2共谋攻击 (14) 3.3几何攻击 (14) 3.4马赛克攻击 (14) 3.5解释攻击(又称IBM攻击) (15) 3.6合法性攻击 (15) 第四章数字水印的算法 (16) 4.1空间域水印算法 (16) 4.2变换域水印算法 (16) 4.3 NEC算法该算法 (17) 4.4其他一些水印算法 (18) 4.5一个简单的数字水印算法 (19) 第五章总结与前景展望 (23) 总结 (23) 数字水印的未来 (23) 参考文献 (234)
空间数据库设计综合实习报告 班级：地理信息系统091、092班 实验人员名单及学号： 日期：2011/10/24 目录 空间数据库设计综合实习报告 (1) 一、设计题目 (2) 二、实验目的 (2) 三、需求分析 (2) 四、功能分析和数据组织 (2) 五、数据库建设流程 (2) 5.1软硬件配置 (2) 5.2数据采集流程 (3) 六、数据库应用案例 (6) 6.1.查询 (6) 6.2 缓冲区分析 (9)
一、设计题目 成都市市区基础地理数据库的构建 二、实验目的 通过设计和建立空间数据库，掌握空间数据库设计和建设流程，学会利用所学GIS知识独立分析和解决问题的能力。 三、需求分析 1. 利用计算机进行显示城市信息； 2. 借助现有城市专题图能否自己构建一个简单的基础城市地理数据库； 3. 在基础数据基础上，完成自动制图。 四、功能分析和数据组织 1.功能分析：该数据库主要用于存储成都市的基本道路信息、居民点分布信息以 及学校医院等政设服务性机构信息。 2.数据组织：居民点分布数据、道路数据、河流数据、现有公园分布数据、 市内现有基础服务设施分布数据，几类数据应该平行组织，以便 建立他们之间拓扑关系。 五、数据库建设流程 5.1软硬件配置 1.软件：专业软件ArcGIS9.3 系统软件windows 7
2.硬件：酷睿系列微机 5.2 数据采集流程 按照功能设计、数据组织，因此数据采集的流程为： 1）收集进行数字化的基础数据：成都市地图；若干具有精确地理位置的特征点； 本实验数据来源于空间数据库DATA\栅格专题图: 成都.bmp，成都市若干道路交叉口的地理坐标(WGS-84坐标系).txt。 其中，成都.bmp作为数字化底图，从它上面提取所需数据；而成都市若干道路交叉口的地理坐标(WGS-84坐标系)这个文件则是作为地理参照，以此为依据对底图进行几何校正。 2）地理参考：对所得地图进行地理参考； 利用pci对底图进行校正，采用输入已知坐标的方法，为底图加上地理坐标WGS-84。 3）数字化：对地图信息进行分层数字化； 分工合作对底图进行数字化：用画多边形、线、点得方法，针对不同特征的图形，采用不同方法，比如，河流道路呈线状，则采取画线的方式，而学校医院已有标识，则采用画点的方式将其提取出来。 4）坐标统一：对所得图层统一进行投影，采用高斯投影； 所得的几个图层均以经纬度的方式即地理坐标表示，由于这对于常人认识地图的方式有所不变，故要统一为它们加上投影信息Gauss_Kruger。 5）构建Geodatabase,并对图层经销属性域的编辑； A.在ArcCatalog中相应文件夹下建立文件空间数据库CITY,如图5.1；
《地理空间数据库原理》课程期末考试卷 一、选择题（每题3分，共10题） 1、下列不适合直接采用关系型数据库对空间数据进行管理说法错误的是（A） A. 传统数据库管理的是连续的相关性较小的数字或字符，而空间数据是连续的，并且有很强的空间相关性； B. 传统数据库管理的实体类型较少，并且实体类型间关系简单固定，而GIS数据库的实体类型繁多，实体间存在着复杂的空间关系； C. 传统数据库存储的数据通常为等长记录的数据，而空间数据的目标坐标长度不定，具有变长记录，并且数据项可能很多，很复杂； D.传统数据库只查询和操作数字和文字信息，而空间数据库需要大量的空间数据操作和查询。 2. 下列关于的空间数据库管理方式经历的阶段及其各自特点说法错误的是（C） A. 文件关系数据库混合管理阶段，用一组文件形式来存储地理空间数据及其拓扑关系，利用通用关系数据库存储属性数据，通过唯一的标识符来建立它们之间的连接。 B. 全关系式数据库管理阶段，基于关系模型方式，将图形数据按关系模型组织。图形数据和属性数据统一存储在通用关系数据库中，即将图形文件转成关系存放在目前大部分关系型数据库提供的二进制块中。 C.面向对象数据库管理阶段，面向对象型空间数据库管理系统最适合空间数据的表达和管理。持变长记录，还支持对象的嵌套，信息的继承和聚集。支持SQL 语言，有一定的通用性。允许定义合适的数据结构和数据操作。 D.对象关系数据库管理阶段，解决了空间数据的变长记录管理，使数据管理效率大大提高；空间和属性之间联结有空间数据管理模块解决，不仅具有操作关系数据的函数，还具有操作图形的API函数； 3. 对下述图形进行链式编码，编码结果为(D)
数字音频水印技术研究综述X 王向阳1o,杨红颖1 (1辽宁师范大学计算机与信息技术学院,116029,辽宁省大连市;o中国科学院软件研究所信息安全国家重点实验室,100039,北京市) 摘要:对数字音频水印技术的相关概念和现有各类算法进行了较为系统地描述与分析,并对数字音频水印技术的未来发展方向和前景进行了预测,以期进一步推动我国在此前沿领域的研究工作. 关键词:知识产权保护;数字音频水印;透明性;鲁棒性 中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1001_5337(2005)04_0119_06 1前言 伴随着网络技术(特别是Internet技术)与多媒体技术的飞速发展,数字信息的传输与利用日益变得频繁与广泛.鉴于数字信息极易被无限制任意编辑、复制与散布,从而导致数字媒体作品的原创者蒙受巨大经济损失,数字作品的知识产权保护已经成为一个迫切需要解决的关键问题.而传统加密技术只能提供小范围保护,且具有安全性不足和流通性较差等弱点.数字水印(Digital Watermarking)作为一种潜在的解决方案受到了广泛关注,并成为国际学术界研究的一个热点[1].所谓数字水印技术,就是将一种特殊标志信息(伪随机序列或可识别图案文字)嵌入到数字媒体中,用以辨识数据的版权、合法使用者,从而认证或控制数据的使用.数字水印的分类方法多种多样.依据应用范围,通常可以把数字水印技术划分为图像水印技术、视频水印技术和音频水印技术. 近几年,对图像水印技术和视频水印技术(尤其是图像水印技术)的研究很多,而对于数字音频水印技术的研究却鲜有报道[2,3],这是由于:￥与图像和视频相比,音频信号在每个时间间隔内采样的点数要少得多,意味着音频信号中可嵌入的信息量要比可视媒体少得多.|人类听觉系统(HAS)要比人类视觉系统(HVS)灵敏得多,听觉上的不可知觉性实现起来要比视觉上困难得多.§数字音频水印对信号的同步有比较高的要求.然而,随着MP3、MPEG、AC-3等新一代压缩标准的广泛应用,对数字音频作品(例如音乐作品等)的知识产权保护显得越来越重要. 为了推动数字音频水印技术研究领域的发展,本文通过系统整理分析相关研究文献,对数字音频水印技术的相关概念、研究现状、未来研究方向进行了综述. 2数字音频水印技术简介 2.1典型数字音频水印系统模型 一般说来,完整的数字音频水印系统包括三个基本方面:水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或检测.数字音频水印技术实际上是通过对原始数字音频的分析、水印信息的预处理、嵌入位置的选择、嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术环节进行合理优化,寻求满足透明性、安全可靠性、鲁棒性等诸条件(参见2.2节)约束下的准最优化设计问题.而作为数字音频水印信息的重要组成部分)))密钥,则是每个设计方案的一个重要特色所在.往往可以在水印预处理、嵌入位置选择和调制控制等不同环节入手完成密钥的嵌入. 整个数字音频水印系统[4]的基本框架如图1和图2所示. 图1展示了数字音频水印的嵌入过程.该系统的输入是水印信息W、原始数字音频I和一个可选的私有公有密钥K.其中水印信息可以是任何形式 第31卷第4期2005年10月 曲阜师范大学学报 Journal of Qufu Normal University Vol.31No.4 Oct.2005 X收稿日期:2005-10-04 基金项目:辽宁省自然科学基金(20032100)和信息安全国家重点实验室开放基金(03-02)资助. 作者简介:王向阳,男,1965-,硕士,教授;主要研究方向:网络信息安全技术、多媒体信息处理技术.
数字水印技术综述 【摘要】本文介绍了数字水印技术的基本原理。并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述，同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析，最后指出数字水印今后的研究方向。 【关键词】数字水印；水印原理；水印算法；水印应用 １什么是数字水印 所谓数字水印（digital watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。比如我们通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。这样的水印不占用额外的带宽，是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 ２数字水印的特点 一般认为数字水印应具有以下特征：（1）鲁棒性：水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后，仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。（2）知觉透明性：数字水印的嵌入不应引起数字作品
的视/听觉质量下降，即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。（3）水印容量(水印的位率)：数字水印应该能够包含相当的数据容量，以满足多样化的要求。（4）安全性：水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的，数字水印是统计上不可检测的，非授权用户无法检测和破坏水印。对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图，水印应该能一直保持存在，直到图像已严重失真而丧失使用价值。（5）实现复杂度低：数字水印算法应该容易实现。在某些应用场合(如视频水印)，甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。（6）确定性：数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别，从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。 ３数字水印的分类 数字水印按照嵌入的位置可分为空域数字水印、变换域数字水印；按照水印的检测方式可分为私有水印、半私有水印和公开水印；按照水印的抗攻击能力可分为易损水印、鲁棒水印；按照水印的选取形式可分为序列水印、标识信息水印、标志图像水印；按照水印的可见性可分为可见水印、不可见水印；按照载体数据的性质可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印等等。４数字水印的基本原理 数字水印包含两个基本方面：水印的嵌入和水印的提取或检测。水印可由多种模型构成，如随机数字序列、数字标识、文本以及图
中国地质大学研究生课程论文封面 课程名称 教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业 所在院系 类别:A.博士B.硕士√ C.进修生 日期: 2016 年06 月 30 日
评语 注：1、无评阅人签名成绩无效； 2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效； 3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。
摘要：随着近几年对地理信息系统的开发和研究，地理空间数据的应用得到了快速增长。地理空间数据是国民经济，国防建设中不可缺少的战略资源。特别是在网络化时代，地理空间数据容易被更改、复制和传播，地理空间数据安全问题是迫切需要解决的重要问题。数字水印技术是信息安全领域的前沿技术，在地理空间数据安全保护中具有重要作用。本文首先是对数字水印技术的基本原理以及地理空间数据的获取做了简单介绍。然后对地理空间数据数字水印技术的特点进行归纳，最后阐述了该技术的研究意义以及研究现状。 关键词：数字水印；地理空间数据；安全 一、引言 地理空间数据是描述人类赖以生存的地球的重要信息，是国家基础设施建设和地球科学研究的必要基础[1]。随着近几年研究的深入，地理空间数据被广泛应用。例如，地理空间数据可应用于汽车导航系统、带有GPS定位服务的移动通信设备、基于WEB的数字地图服务，以及采用地理信息系统（GIS）技术用于地理国情监测和灾难应急响应系统等。地理空间数据作为数据的一种，易于访问、获取、传播、复制。尤其是在当今网络化、信息化的时代背景下，违法、侵权行为屡禁不止，使得地理空间数据的安全性问题更加突出。 传统的信息安全技术主要是加密技术。该技术目前已经发展得比较成熟，在信息社会的各个领域中得到了广泛的应用。加密技术对内容的保护只局限在加密通信的信道中或其他加密状态下，一旦解密，则毫无保护可言。目前，计算机技术的飞速发展使得密码破译能力越来越强，常规密码的安全性受到了很大的威胁。因此，寻求新的安全技术，用以补足传统加密技术的缺陷显得十分重要。 数字水印技术是信息安全领域的前沿技术，并有希望成为这样一种补充技术，应用到对安全性有迫切需求的地理空间数据中。数字水印技术是利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性把版权信息嵌入在数字作品本身中，因为它在数字产品中嵌入信息不会被常规处理操作去除从而起到保护数字作品版权的一种技术。数字水印技术是通过计算机以一定算法嵌入的，一般不易感知，只能通过计算机提取和检测。在发生版权纠纷时，可以通过相应算法提取出来，从而验证数字产品的版权归属，确保版权所有者的合法利益[2]。 数字水印技术一方面弥补了密码技术的缺陷，可以为解密后的数据提供进一步的保护；另一方面，数字水印技术也弥补了数字签名的缺陷，因为它可以在原始数据中一次性嵌入大量的秘密信息[3]。数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一种可以在开放网络环境下保护版权、认证来源及完整性的新型技术。 二、数字水印技术简介 2.1数字水印技术的定义和特征 目前虽有许多文献讨论有关数字水印的技术问题，但是数字水印技术始终没有一个明确统一的定义。Cox等[4]把“水印”定义为“不可感知地在作品中嵌入信息的操作行为”；朱晓冬天[5]认为“数字水印技术是永久镶嵌在其他数据（宿主）中具有鉴别性行为的数字信号或者模式，而且不影响宿主数据的可用性”。 不同的应用对数字水印技术的要求不尽相同，一般认为数字水印技术应具有如下特点[6]。 1.可证明性
《数字水印技术综述》 姓名余博涵 学号 11114010117 院系信息学院 专业计算机科学与技术 班级 A1111
目录 摘要 -------------------------------------------------------------- I Abstract ---------------------------------------------------------- II 1 引言 ------------------------------------------------------------- 1 2 数字水印的特征 --------------------------------------------------- 2 3 数字水印的分类 --------------------------------------------------- 2 3.1图像水印---------------------------------------------------- 2 3.2音频水印---------------------------------------------------- 3 3.3视频水印---------------------------------------------------- 3 3.4 文本水印---------------------------------------------------- 4 3.5 网格水印---------------------------------------------------- 4 3.6软件水印---------------------------------------------------- 5 4 数字水印的基本框架及评价标准 ------------------------------------- 5 4.1 基本框架---------------------------------------------------- 5 4.2 评价标准---------------------------------------------------- 7 5 数字水印的应用 --------------------------------------------------- 7 5.1 版权保护---------------------------------------------------- 7 5.2 广播监视---------------------------------------------------- 8 5.3 声像数据的隐藏标识------------------------------------------ 8 5.4 隐蔽通信---------------------------------------------------- 8 6 数字水印技术研究展望 --------------------------------------------- 8 7 结论 ------------------------------------------------------------- 9参考文献： -------------------------------------------------------- 11
－1946－ 0引言 当前，计算机的普及使得很多文学或艺术作者直接将作品以数字方式记录和存储下来，而网络的飞速发展也为数字作品的传输提供了便利。这些条件使得数字作品与传统作品相比，在创作和传播上具有很大的优越性。数字作品具有极易被理想复制的特性，这是其能够被快速传播的重要原因之一，但这一特性也会被侵权者非法利用。目前，盗版已成为对数字化产业最大的威胁，这在相当程度上阻碍了其自身的发展，对数字媒体版权所有者来说，反盗维权的要求迫在眉睫，而数字作品的版权保护不仅仅是一个立法问题，也是一个技术问题。 传统的加密方法对多媒体内容的保护和完整性认证也具有一定的局限性。首先，加密方法只用在通信的信道中，一旦被解密，则信息就完全变成明文；另外，密码学中的完整性认证是通过数字签名方式实现的，它并不是直接嵌到多媒体信息之中，因此无法察觉信息在经过加密系统之后的再次传播与内容的改变。这样，数字水印技术作为加密技术的补充，在多媒体信息的版权保护与完整性认证方面得到了迅猛的发展。 数字水印是新近提出的一种版权保护手段。它是利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性把版权信息嵌入在数字作品本身，从而起到保护数字作品版权的一种技术。数字水印可以标识和验证出数字化图像，视频和声频记录的作者、所有者、发行者或授权消费者的信息，还可追溯数字作品的非法分发，是目前进行数字作品版权保护的一种较为有效的技术手段。 1数字水印技术的基本原理 数字水印的思想源于古代的隐写术，是通过一定的算法 将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的知觉系统觉察或注意到。水印信息可以是作者的序列号、公司标志或有特殊意义的文本等，可用来识别文件、图像或音乐制品的来源、版本、原作者、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。与加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但它可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播、真伪鉴别、非法拷贝、解决版权纠纷并为法庭提供证据。 为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制 收稿日期：2005-04-30。 基金项目：云南省自然科学基金项目(2002F0010M )；云南省信息网络开发技术专项计划基金项目(2004IT06)。 作者简介：赵翔(1980－)，男，云南昆明人，硕士研究生，研究方向为信息安全；郝林(1955－)，男，山东日照人，教授，研究方向为信息安全和人工智能。 数字水印综述 赵 翔，郝林 (云南大学信息学院,云南昆明650091) 摘 要：数字水印将感觉不到的信号嵌入到声频、视频和图像中以实现不同的目的。例如:添加标题和版权保护。首先介绍了有关数字水印的基本原理、重要属性及其主体框架。然后,将数字水印按不同角度划分为不同种类。讨论了各种各样的数字水印算法以及数字水印在不同领域的应用,并简要介绍了对数字水印的攻击。最后,给出了数字水印当前的研究现状和发展形式及前景。 关键词：数字水印;信息隐藏;水印嵌入;水印提取;水印验证中图法分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1000-7024(2006)11-1946-05 Overview of digital watermark ZHAO Xiang, HAO Lin (School of Information,Y unnan University,Kunming 650091,China ) Abstract ：A digital watermark embeds an imperceptible signal into data such as audio,video and images,for different purposes,including captioning and copyright control.First,the basic principle,important properties and the main frame of digital watermarks are introduced.Then the digital watermark is classified into different types according to various aspects.Further more,various digital watermarking al-gorithms and its applications in different fields are analyzed.And the attacks on digital watermark are also simply introduced.Finally,the recent and future research in this field and the prospect of this technology are given. Key words ：digital watermark;information hiding;watermark insertion;watermark extraction;watermark verification 2006年6月计算机工程与设计 June 2006 第27卷第11期Vol.27 No.11 Computer Engineering and Design