數(shù)字水印課程教學大綱

數(shù)字水印課程教學大綱課程英文名稱：DigitalWatermark課程編號：0500680學分：2學時：32課程教學對象數(shù)學與計算科學學院應用數(shù)學專業(yè)、信息與計算科學專業(yè)本科學生。課程性質(zhì)及教學目的課程性質(zhì)：專業(yè)選修課。信息隱藏和數(shù)字水印是在信息數(shù)字化的基礎上發(fā)展起來的，信息隱藏的主要應用是偽裝式保密通信，數(shù)字水印是信息隱藏的一個重要分支，它在數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)標識、篡改檢測、盜版防范等方面有廣泛的應用。教學目的:了解信息隱藏與數(shù)字水印的歷史及目前的應用，了解數(shù)字水印的作用、意義及應用方向。通過課程的學習，使學生掌握信息隱藏與數(shù)字水印的基本概念，掌握在多媒體載體中（重點是圖像載體）的信息隱藏和數(shù)字水印算法，以及算法的安全性分析。對先修知識的要求學生在學習本課之前，應先修課程：線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)字圖像處理等相關(guān)課程。課程的主要內(nèi)容、基本要求和學時分配建議（總學時數(shù):20）知識模塊知識點要求學時學習方式課外學習要求1、信息隱藏、數(shù)字水印概述1.1信息隱藏技術(shù)概述C1課堂講授1.2數(shù)字水印技術(shù)概述C1課堂講授2、圖像信息隱藏與水印2.1LSB圖像信息隱藏A2課堂講授2.2混沌隨機序列及應用A2課堂講授2.3Pachwork數(shù)字水印算法B1課堂講授3、水印攻擊和隱寫分析3.1常見水印攻擊方法B1課堂講授3.2LSB信息隱藏的卡方分析C1課堂講授4、圖像DCT域與小波域信息隱藏與水印4.1DCT變換簡介C1課堂講授4.2一種DCT域圖像水印算法B2課堂講授4.3小波變換簡介C1課堂講授4.4W-SVD圖像水印算法B1課堂講授5、脆弱水印5.1脆弱水印簡介C1課堂講授5.2脆弱水印實例選講B1課堂講授6、音、視頻信息隱藏與數(shù)字水印6.1音、視頻信息隱藏原理B1課堂講授6.2音、視頻信息隱藏算法選講B3課堂講授注：知識點中粗體字部分為本課程的重點或難點（按照本課程知識體系列出知識模塊及知識點，其中重點或難點用粗體字標注；要求按“了解（C）”、“熟悉（B）”、“熟練掌握（A）”三個層次描述學生對知識點應達到的要求；學習方式可分為課堂講授、自學輔導、課堂討論或分組討論等；課外學習要求可按照知識模塊或知識點提出撰寫專題論文、調(diào)研報告、完成綜合性作業(yè)或設計等要求，一般性的課外作業(yè)不在此列)建議使用教材及參考書建議教材：[1]楊瑜.信息隱藏與數(shù)字水印實驗教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009年9月.[2]楊義先.《數(shù)字水印基礎教程》，北京：人民郵電出版社，2007年6月.參考書：[1].王麗娜，郭遲，李鵬。信息隱藏技術(shù)實驗教程。武漢：武漢大學出版社，2004年10月。課程考核方式考核成績分為兩部分：一部分是根據(jù)每次上機完成情況來評定一部分成績，占總成績的50%；另一部分是課程考核報告成績，占總成績的50%。課內(nèi)實驗（實訓）環(huán)節(jié)及要求（總學時數(shù):12）序號實驗（實訓）項目實驗（實訓）內(nèi)容實驗(實訓）目的及要求學時1Matlab圖像工具箱的使用1、用Matlab編寫程序，讀出標準圖像lena，并在窗口顯示。2、讀出該圖像中第125行中第125～174列的元素值，將其存儲在文件中。3、繪制lena圖像的直方圖。4、讀取lena圖像的數(shù)據(jù)，所有像素的最低位清0，在窗口顯示修改后的圖像。熟悉并掌握Matlab中有關(guān)圖像處理的常用語句，熟悉Matlab使用技巧，能夠用Matlab語言熟練地對數(shù)字圖像進行各種處理。22LSB信息隱藏實驗用MATLAB函數(shù)實現(xiàn)LSB信息隱藏和提取；分析LSB信息隱藏的優(yōu)缺點理解信息隱藏的概念，掌握LSB信息隱藏和提取。33基于混沌序列的圖像加密選擇Logistic模型（μ大于3.5699），產(chǎn)生混度序列，設計一種圖像加密算法。理解混沌序列的概念，會利用混沌序列對圖像進行加密24基于混沌序列調(diào)制的簡單圖像嵌入偽裝技術(shù)一、實現(xiàn)信息嵌入：1、選擇Logistic模型（μ大于3.5699），生生一混度序列，產(chǎn)生所需的隨機地址；2、將秘密圖像像素值的高4bit替換載體圖像像隨機地址對應的素值的低4bit。二、實現(xiàn)信息提取。掌握簡單的圖像嵌入偽裝技術(shù)；利用混沌序列對待隱藏圖像進行置亂，并將其隨機嵌入載體圖像中。25一種DCT域圖像盲水印算法水印嵌入：是利用載體中兩個特定DCT系數(shù)的相對大小來表示隱藏的信息。載體圖像分為8×8分塊，進行二維DCT變換，分別選擇其中的兩個位置，比如用(u1,v1)和(u2,v2)代表所選定的兩個系數(shù)的坐標。如果Bi(u1,v1)>Bi(u2,v2)，代表隱藏1，如果相反，則交換兩系數(shù)。如果Bi(u1,v1)<Bi(u2,v2)，代表隱藏0，如果相反，則交換兩系數(shù)。水印提?。禾崛〉臅r候接收者對包含水印的圖像文件進行二維DCT變換，比較每一塊中約定位置的DCT系數(shù)值，根據(jù)其相對大小，得到隱藏信息的比特串，從而恢復出秘密信息。了解頻域水印的特點掌握基于DCT系數(shù)關(guān)系的圖像水印算法原理設計并實現(xiàn)一種基于DCT域的圖像水印算法26W-SVD數(shù)字水印實驗1、用MATLAB編程實現(xiàn)W-SVD數(shù)字水印的生成、嵌入和檢測。2、對W-