数字图像处理与压缩编码技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子科技大学出版社

作者:黄贤武

出品人:

页数:538

译者:

出版时间:2001-5

价格:40.00元

装帧:

isbn号码:9787810656191

丛书系列:

图书标签:

• 图像处理
• 压缩编码
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穿越时空的密码：解锁信息隐藏的艺术 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被海量数据所包围。从社交媒体上的照片，到银行交易记录，再到科学研究中的复杂数据，信息的传递与存储是我们生活中不可或缺的一环。然而，这些信息并非总是安然无恙地呈现。它们可能被窃取、被篡改、被滥用，甚至被隐藏起来，等待着有心人的发掘。本书并非聚焦于图像的视觉呈现或其高效编码，而是深入探索一个更为隐秘而迷人的领域——信息隐藏技术。 本书将带领您踏上一段穿越时空的密码之旅，解锁隐藏在数据之中的信息。我们将一同揭示那些肉眼无法察觉的秘密，理解信息是如何巧妙地潜藏在看似寻常的数据之中，又是如何被精确无误地提取出来的。这不是关于像素的排列组合，也不是关于数据传输的速率提升，而是关于一种古老而又充满智慧的艺术，一种能够让信息在不被察觉的情况下传递、保护或验证的技艺。 第一部分：隐匿的艺术——信息隐藏的基本原理 信息的隐藏，如同古代的密信，需要巧妙的构思和精湛的技巧。在本部分，我们将从最基础的概念入手，为您构建起信息隐藏技术坚实的理论基石。 什么是信息隐藏？ 我们将首先明确信息隐藏（Information Hiding）与加密（Cryptography）的根本区别。加密旨在使信息不可读，而信息隐藏则致力于使信息的“存在”本身变得不可察觉。这意味着，被隐藏的信息不应该引起任何怀疑，它应该像隐藏在汪洋大海中的一粒沙，不引人注目。我们将探讨信息隐藏在保密性（防止信息被非法获取）、完整性（检测信息是否被篡改）和身份认证（验证信息的来源）等方面的独特价值。 载体与秘密信息： 任何可以承载信息的数据都可以作为“载体”。在本书中，我们将广泛探讨各种类型的载体，包括文本、音频、视频、甚至是网络协议的包头信息。您将了解到，选择合适的载体至关重要，它直接影响到隐藏信息的容量、鲁棒性（抵抗噪声和攻击的能力）以及隐蔽性。而需要隐藏的“秘密信息”可以是任何形式的数据，从一段文字、一个密钥，到一段法律条款，甚至是一份机密文件。 隐藏的哲学： 信息隐藏并非简单的“塞进”数据，而是遵循着一套精妙的哲学。我们将深入剖析隐蔽性（Covertness）的原则，即被隐藏的信息不应被察觉，也不会显著改变载体原有的统计特性。这意味着，即使是经验丰富的攻击者，也应该难以判断载体中是否隐藏了信息。同时，我们也将探讨容量（Capacity）和鲁棒性（Robustness）之间的权衡。通常情况下，追求更大的隐藏容量会牺牲一定的鲁棒性，反之亦然。如何在这两者之间找到最佳平衡点，将是贯穿全书的关键思考。 不可见的水印： 数字水印（Digital Watermarking）是信息隐藏技术中最具代表性的应用之一。我们将详细介绍数字水印的原理，它如何将一串信息（如版权声明、所有权信息、防伪标识等）嵌入到数字内容中，使其在不影响内容正常使用和观看的前提下，悄无声息地伴随内容的传播。我们会区分脆弱性水印（用于检测篡改）和鲁棒性水印（用于版权保护和追踪）。 第二部分：信息潜藏的技法——隐藏技术的核心算法 掌握了基本原理，我们便进入了信息隐藏的实际操作层面。本部分将为您揭示各种巧妙的技法，让您能够亲手实践信息的隐匿与提取。 基于统计特性的隐藏： 许多信息隐藏技术利用了载体数据固有的统计特性。例如，在文本中，我们可以利用词语的频率、句子结构的统计规律来嵌入信息。在图像中，我们可以利用像素值的统计分布，如直方图的某个区域，来隐藏比特流。我们将介绍最低有效位（LSB）替换等经典算法，并分析其优缺点，以及如何通过随机替换、顺序替换等策略来提升隐蔽性。 基于变换域的隐藏： 将数据从空域（Spatial Domain）转换到变换域（Transform Domain），如离散余弦变换（DCT）、离散小波变换（DWT）等，能够为信息隐藏提供更广阔的空间。在变换域中，对系数的微小修改往往对原始数据的视觉或听觉感知影响极小，但却能有效嵌入大量信息。我们将深入探讨如何在这些变换域中进行水印的嵌入和提取，以及如何应对常见的攻击，如JPEG压缩、滤波等。 基于内容的隐藏（Content-Based Hiding）： 真正高级的信息隐藏技术，能够理解载体内容的语义信息，并在不破坏内容意义的前提下进行隐藏。例如，在文本中，我们可以通过同义词替换、句子重组等方式来嵌入信息，而不会改变句子的意思。在图像中，我们可以利用视觉显著性模型，将信息隐藏在图像中不被注意的区域。这部分将引导您思考如何利用机器学习和人工智能的理念，让信息隐藏更加智能和隐蔽。 基于协议的隐藏： 网络通信过程中，数据包的头部信息、冗余字段等也为信息隐藏提供了可能。我们将探讨如何在网络协议层面实现信息隐藏，例如在TCP/IP协议的某个字段中嵌入秘密信息，或者利用网络流量的统计特征来隐藏通信内容。这在网络安全和隐蔽通信领域具有重要意义。 第三部分：隐蔽的挑战——安全攻防与评估 信息隐藏技术并非孤军奋战，它同样面临着各种潜在的威胁和挑战。本部分将带您审视信息隐藏技术的安全性和鲁棒性，以及如何对其进行有效的评估。 信息隐藏的攻击： 攻击者可以通过多种方式来试图检测或去除隐藏的信息。我们将分析常见的攻击类型，包括过滤攻击（如JPEG压缩、图像缩放）、几何攻击（如旋转、裁剪）、添加噪声攻击（如椒盐噪声）以及协同攻击（多种攻击的组合）。理解这些攻击的原理，有助于我们设计出更具鲁棒性的隐藏方案。 鲁棒性与容量的博弈： 如前所述，鲁棒性和容量是信息隐藏技术中的一对矛盾。我们将深入探讨如何通过算法设计、密钥管理等手段，在保证足够隐藏容量的同时，尽可能提高隐藏信息对各种攻击的抵抗能力。例如，可以通过更复杂的嵌入模式、自适应嵌入策略来优化这一权衡。 不可见性的评估： 如何量化信息的隐蔽性，避免被检测出来？我们将介绍一些评估指标，例如信息论的熵，以及如何通过统计测试来判断载体中是否存在隐藏信息。一个好的信息隐藏方案，应该能够有效地“欺骗”这些统计检验。 性能评估标准： 除了鲁棒性和隐蔽性，信息隐藏技术还需要考虑嵌入/提取的复杂度（计算资源消耗）、隐埋信息的质量损失（载体的失真度）等性能指标。我们将探讨如何综合运用这些指标来评价和选择最优的信息隐藏方案。 第四部分：信息的哨兵——应用场景的探索 信息隐藏技术并非纸上谈兵，它在现实世界中有着广泛且至关重要的应用。本部分将为您展示信息隐藏技术如何成为信息安全的“哨兵”，守护着数字世界的秩序。 数字版权保护： 这是数字水印最核心的应用。通过在数字媒体（音乐、电影、图片、软件等）中嵌入版权信息，一旦出现盗版行为，就可以通过提取水印来追溯来源，维护版权所有者的合法权益。 身份认证与防伪： 在重要的文档、票据、证书等载体中嵌入防伪信息，可以通过提取隐藏信息来验证其真伪，有效打击伪造行为。例如，在电子病历中嵌入唯一标识符，确保数据的真实性和可追溯性。 信息溯源与追踪： 在内容传播过程中，可以嵌入溯源信息，一旦发生非法传播或信息泄露，就能通过追踪水印来找到最初的泄露源头，从而采取相应的法律措施。 安全通信与秘密传输： 在一些需要高度保密的通信场景下，信息隐藏技术可以用于隐蔽地传输秘密信息，使得通信本身不易被察觉，从而增强通信的安全性。 医学影像分析与诊断辅助： 在医学影像中嵌入病情关键信息、患者ID等，有助于医生的快速诊断和信息管理，同时也能保证医学影像的真实性和完整性。 结语： 《穿越时空的密码：解锁信息隐藏的艺术》将不仅仅是一本技术手册，更是一次对信息世界深层运作机制的探索。我们将一同揭示那些隐藏在数据洪流中的“秘密通道”，学习如何运用智慧和技术，让信息在无形中传递，在无声中守护。无论您是信息安全领域的专业人士，还是对数字世界的奥秘充满好奇的技术爱好者，这本书都将为您打开一扇通往全新知识领域的大门。让我们一起，用科技的力量，去理解和掌控信息隐藏这门古老而又充满未来感的艺术。

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这本书的后半部分关于压缩编码技术的探讨，可以说是让人眼前一亮，完全超出了我对于一本技术教材的预期。它没有止步于讲解标准的JPEG或MPEG算法的流程，而是深入挖掘了这些算法背后的信息论基础——比如霍夫曼编码、算术编码的效率极限分析。作者对有损压缩与无损压缩的权衡进行了非常深入的剖析，甚至讨论了面向感知质量（如视觉掩蔽效应）的优化策略。对于那些希望将理论应用于实际视频编码标准（如H.26x系列）的读者来说，这本书提供了必要的理论铺垫，让你明白为什么某些编码决策是最佳的。我尤其喜欢其中关于率失真优化（Rate-Distortion Optimization）的章节，那里的论述既严谨又富有洞察力，展现了作者对信息科学前沿的深刻理解，让人在合上书本时，对“如何更有效地传输信息”这个问题有了全新的认识。

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这本书的另一个显著特点是其对“新旧技术”的融合处理能力。在讲解经典技术如直方图均衡化和边缘检测滤波器时，作者保持了应有的严谨性，但紧接着，它就能无缝过渡到基于深度学习的超分辨率重建或语义分割的前沿研究概述。这种跨越经典与现代的叙事方式，让读者不会感觉自己被困在了上世纪八九十年代的算法框架内。它提供了一个看待数字图像处理领域发展的历史脉络，让你明白当前最热门的技术是如何从早期的数学模型中演化而来的。对于我这样的从业人员而言，这种能提供“战略高度”的解读，比单纯的学习某个具体工具箱函数要有价值得多，它帮助我更好地判断行业未来的发展方向。

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这本《数字图像处理与压缩编码技术》的书籍，拿到手时就让人感到内容之详实，足以见得作者在图像处理领域的深厚功底。我特别欣赏它对于基础理论阐述的清晰和深入，从最基础的像素表示、色彩空间转换，到复杂的滤波、变换域处理，每一个概念的引入都循序渐进，配以精妙的数学推导和直观的图例。尤其在傅里叶变换和离散小波变换部分，作者没有仅仅停留在公式的堆砌，而是花费笔墨解释了它们在图像去噪和特征提取中的物理意义，这对于初学者来说，无疑是搭建坚实理论框架的绝佳指南。阅读过程中，我甚至感觉作者就像一位经验丰富的老教授，耐心地引导你穿梭于理论的迷宫，确保你每一步都走得稳健而清晰。书中的案例选择也相当具有代表性，涵盖了医学影像、遥感图像等多个领域，体现了理论指导实践的有效性，让人对后续的算法实现充满了信心。

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从阅读体验的角度来说，这本书的编写风格非常注重读者的“主动思考”。它不是简单地告诉你“这样做是正确的”，而更倾向于引导你思考“为什么是这样”。例如，在讨论不同量化策略对压缩性能的影响时，书中会设置一些开放性的问题，鼓励读者思考在特定信噪比要求下，如何调整参数以达到最佳视觉效果。书中的习题设计也颇具匠心，它们往往不是简单地套用公式，而是需要读者综合运用前后章节的知识点去解决一个小型工程问题。这使得学习过程充满了挑战性，也极大地提升了知识的内化程度。厚厚的一本书，读完后留下的不是一堆零散的知识点，而是一种扎实的、可以系统解决图像处理难题的信心和能力。

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说实话，我最初是抱着“查阅资料”的心态翻开这本大部头的，但很快就被它系统性的结构和前瞻性的视角所吸引。它不像市面上很多教材那样，仅仅罗列算法和参数，而是构建了一个完整的知识体系。例如，它将图像增强、恢复、分割这几个看似独立的部分，巧妙地通过共同的优化目标和数学工具串联起来。这种宏观的架构感，让读者能够清晰地看到不同处理步骤之间的内在联系和相互影响。书中的排版和图表的质量也非常高，使得复杂的数学公式和流程图得以清晰呈现，极大地减少了阅读时的认知负荷。它成功地在学术的深度和工程的实用性之间找到了一个完美的平衡点，既能满足研究生的理论探究需求，也能为工程师提供可靠的算法参考蓝本。

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