数字水印课程教学大纲

数字水印课程教学大纲课程英文名称：DigitalWatermark课程编号：0500680学分：2学时：32课程教学对象数学与计算科学学院应用数学专业、信息与计算科学专业本科学生。课程性质及教学目的课程性质：专业选修课。信息隐藏和数字水印是在信息数字化的基础上发展起来的，信息隐藏的主要应用是伪装式保密通信，数字水印是信息隐藏的一个重要分支，它在数字产品的版权标识、篡改检测、盗版防范等方面有广泛的应用。教学目的:了解信息隐藏与数字水印的历史及目前的应用，了解数字水印的作用、意义及应用方向。通过课程的学习，使学生掌握信息隐藏与数字水印的基本概念，掌握在多媒体载体中（重点是图像载体）的信息隐藏和数字水印算法，以及算法的安全性分析。对先修知识的要求学生在学习本课之前，应先修课程：线性代数、概率论与数理统计、数字图像处理等相关课程。课程的主要内容、基本要求和学时分配建议（总学时数:20）知识模块知识点要求学时学习方式课外学习要求1、信息隐藏、数字水印概述1.1信息隐藏技术概述C1课堂讲授1.2数字水印技术概述C1课堂讲授2、图像信息隐藏与水印2.1LSB图像信息隐藏A2课堂讲授2.2混沌随机序列及应用A2课堂讲授2.3Pachwork数字水印算法B1课堂讲授3、水印攻击和隐写分析3.1常见水印攻击方法B1课堂讲授3.2LSB信息隐藏的卡方分析C1课堂讲授4、图像DCT域与小波域信息隐藏与水印4.1DCT变换简介C1课堂讲授4.2一种DCT域图像水印算法B2课堂讲授4.3小波变换简介C1课堂讲授4.4W-SVD图像水印算法B1课堂讲授5、脆弱水印5.1脆弱水印简介C1课堂讲授5.2脆弱水印实例选讲B1课堂讲授6、音、视频信息隐藏与数字水印6.1音、视频信息隐藏原理B1课堂讲授6.2音、视频信息隐藏算法选讲B3课堂讲授注：知识点中粗体字部分为本课程的重点或难点（按照本课程知识体系列出知识模块及知识点，其中重点或难点用粗体字标注；要求按“了解（C）”、“熟悉（B）”、“熟练掌握（A）”三个层次描述学生对知识点应达到的要求；学习方式可分为课堂讲授、自学辅导、课堂讨论或分组讨论等；课外学习要求可按照知识模块或知识点提出撰写专题论文、调研报告、完成综合性作业或设计等要求，一般性的课外作业不在此列)建议使用教材及参考书建议教材：[1]杨瑜.信息隐藏与数字水印实验教程[M].北京：国防工业出版社，2009年9月.[2]杨义先.《数字水印基础教程》，北京：人民邮电出版社，2007年6月.参考书：[1].王丽娜，郭迟，李鹏。信息隐藏技术实验教程。武汉：武汉大学出版社，2004年10月。课程考核方式考核成绩分为两部分：一部分是根据每次上机完成情况来评定一部分成绩，占总成绩的50%；另一部分是课程考核报告成绩，占总成绩的50%。课内实验（实训）环节及要求（总学时数:12）序号实验（实训）项目实验（实训）内容实验(实训）目的及要求学时1Matlab图像工具箱的使用1、用Matlab编写程序，读出标准图像lena，并在窗口显示。2、读出该图像中第125行中第125～174列的元素值，将其存储在文件中。3、绘制lena图像的直方图。4、读取lena图像的数据，所有像素的最低位清0，在窗口显示修改后的图像。熟悉并掌握Matlab中有关图像处理的常用语句，熟悉Matlab使用技巧，能够用Matlab语言熟练地对数字图像进行各种处理。22LSB信息隐藏实验用MATLAB函数实现LSB信息隐藏和提取；分析LSB信息隐藏的优缺点理解信息隐藏的概念，掌握LSB信息隐藏和提取。33基于混沌序列的图像加密选择Logistic模型（μ大于3.5699），产生混度序列，设计一种图像加密算法。理解混沌序列的概念，会利用混沌序列对图像进行加密24基于混沌序列调制的简单图像嵌入伪装技术一、实现信息嵌入：1、选择Logistic模型（μ大于3.5699），生生一混度序列，产生所需的随机地址；2、将秘密图像像素值的高4bit替换载体图像像随机地址对应的素值的低4bit。二、实现信息提取。掌握简单的图像嵌入伪装技术；利用混沌序列对待隐藏图像进行置乱，并将其随机嵌入载体图像中。25一种DCT域图像盲水印算法水印嵌入：是利用载体中两个特定DCT系数的相对大小来表示隐藏的信息。载体图像分为8×8分块，进行二维DCT变换，分别选择其中的两个位置，比如用(u1,v1)和(u2,v2)代表所选定的两个系数的坐标。如果Bi(u1,v1)>Bi(u2,v2)，代表隐藏1，如果相反，则交换两系数。如果Bi(u1,v1)<Bi(u2,v2)，代表隐藏0，如果相反，则交换两系数。水印提取：提取的时候接收者对包含水印的图像文件进行二维DCT变换，比较每一块中约定位置的DCT系数值，根据其相对大小，得到隐藏信息的比特串，从而恢复出秘密信息。了解频域水印的特点掌握基于DCT系数关系的图像水印算法原理设计并实现一种基于DCT域的图像水印算法26W-SVD数字水印实验1、用MATLAB编程实现W-SVD数字水印的生成、嵌入和检测。2、对W-