時間：2022-02-26 02:48:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水印技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[論文摘要]電子商務的迅速發(fā)展，使電子商務安全問題不容忽視。從數(shù)字水印技術(shù)的信息隱藏、不可見性，魯棒性，安全性等特點出發(fā)，把數(shù)字水印技術(shù)應用到電子商務安全保護中，解決電子商務安全中的數(shù)字作品版權(quán)信息驗證，電子票據(jù)保護，身份鑒別、篡改提示等問題。
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月異，使電子商務的發(fā)展變得更加迅猛。同時網(wǎng)絡中一些不可預料的危險環(huán)節(jié)，也使電子商務安全問題成為人們關(guān)注的焦點。傳統(tǒng)的認證和訪問控制技術(shù)、密碼技術(shù)并不能全面解決電子商務安全問題，所以一種新興的信息安全技術(shù)——數(shù)字水印技術(shù)被應用到電子商務中。
一、數(shù)字水印定義、功能及原理
數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的重要分支。所謂數(shù)字水印（DigitalWatermarking）是指嵌入數(shù)字載體(包括多媒體、文檔、軟件等)中的數(shù)字信號，它可以是圖像、文字、符號、數(shù)字等所有可以作為標識的信息。數(shù)字水印既不影響原始載體的正常使用及存在價值，也不容易被人感知。
通過隱藏在載體中的標識信息即數(shù)字水印，可以達到驗證和確認內(nèi)容提供者、購買者、隱藏信息或判斷載體是否被篡改等目的。
數(shù)字水印算法的原理大都相同，即對時（空）域或變換域中的一些參數(shù)進行微小的變動，在某些位置嵌入一定的數(shù)據(jù)，生成數(shù)字水印，當需要檢測時，從載體中提取水印，與原水印進行比較，檢測水印是否被篡改等。近年來研究者從不同角度提高和改進數(shù)字水印算法，其實都是以提高水印的魯棒性為目的的。
典型的數(shù)字水印算法有以下幾類：空域算法，變化域算法，壓縮域算法，NEC算法，生理模型算法等。
二、數(shù)字水印的特點和分類
根據(jù)數(shù)字水印的定義及功能，可以看出數(shù)字水印具有以下幾個特點。
不可見性：數(shù)字水印作為標識信息隱藏于數(shù)字作品中，對攔截者而言，應不可見。
安全性：數(shù)字水印應當具備難以篡改或偽造的要求，并應當具有較低的誤檢測率和較強的抵抗性
魯棒性：在經(jīng)過多種信號處理過程后，數(shù)字水印仍能保持部分完整性及檢測的準確性。
脆弱性：能直接反映出水印是否遭受篡改等。
根據(jù)不同標準，數(shù)字水印分為以下幾類。
按照水印特點劃分：魯棒性水印和脆弱水印。
按照水印隱藏位置劃分：時域數(shù)字水印、空域數(shù)字水印、頻域數(shù)字水印等。
按照水印檢測過程劃分：明文水印和盲水印。
按照水印是否可見劃分：可見水印和不可見水印。
按照水印內(nèi)容劃分：有意義水印和無意義水印。
當然，數(shù)字水印還可以按照用途、水印載體等多種方式來劃分成更多的小類，這里不再一一列舉。三、數(shù)字水印技術(shù)在電子商務中的應用
數(shù)字水印技術(shù)在電子商務中的應用集中表現(xiàn)在電子商務安全保護問題中。電子商務安全可以分為網(wǎng)絡安全和信息安全。網(wǎng)絡安全復雜且受多種因素影響，要解決電子商務安全問題，必須把信息安全作為問題切入點。
目前，電子商務信息安全方面已經(jīng)使用到了加密技術(shù)，安全認證技術(shù)等多種安全保護技術(shù)，但仍有部分問題得不到解決。
首先，電子商務中數(shù)字作品的版權(quán)保護問題。在知識產(chǎn)權(quán)體系日益完善的今天，版權(quán)問題已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點問題，也是數(shù)字作品提供者必須正視的問題。研究者試圖尋找一種方法，既不損害原作品，又達到版權(quán)保護的目的，于是，與傳統(tǒng)水印功能幾乎相同的“數(shù)字水印”被應用到電子商務中。數(shù)字水印技術(shù)利用信息隱藏原理使版權(quán)標志不可見或不可聽，“悄然”存在與數(shù)字作品之中。
目前應用數(shù)字水印來解決版權(quán)保護問題多用在軟件作品中，比較著名的就是IBM公司的“數(shù)字圖書館”軟件的數(shù)字水印功能，以及Adobe公司的Photoshop軟件中集成了Digimarc公司的數(shù)字水印插件。
其次，電子交易中的電子票據(jù)的防偽問題。隨著商務活動電子化和自動化的轉(zhuǎn)變，許多交易活動都轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮咏灰祝渲须娮悠睋?jù)的安全保護變得猶為重要。數(shù)字水印技術(shù)可以在交易雙方的電子票據(jù)中嵌入交易時間和簽名等認證信息，使交易過程具有不可抵賴性。而且數(shù)字水印技術(shù)在電子票據(jù)中隱藏了不可見的標識信息，無形中也增加了不法分子偽造篡改票據(jù)的難度。水印還具有法律效力，可以在交易出現(xiàn)法律糾紛時，作為證據(jù)使用。
還有，身份驗證信息的真?zhèn)舞b別問題。目前，用于信息安全的加密技術(shù)對于電子形式的身份驗證信息具有良好的保護功能，但無法作為書面憑證進行鑒別。而通過使用數(shù)字水印技術(shù)，把電子身份驗證信息隱藏到普通的憑證圖像當中，使身份憑證具有不可復制和不可抵賴等特性，實現(xiàn)了電子信息和書面信息的雙重保護。
重要標識信息的隱藏和篡改提示。許多交易作品的使用必須依賴作品中一些標識信息，如果直接把此類信息標注在原始作品上，會引起一些不必要的麻煩，而利用數(shù)字水印技術(shù)就可以把重要信息隱藏在原始作品中，通過特殊的閱讀程序（水印檢測工具等）來讀取。數(shù)字水印技術(shù)還可以用于數(shù)字信號的篡改提示，通過水印的狀態(tài)來檢測數(shù)字信號是否遭到篡改。
通信過程的信息隱藏。用于信息安全保護的常用方法是對數(shù)據(jù)進行加密，這樣往往更容易引起攻擊方的注意，從另一個角度出發(fā)，在人類視覺、聽覺等無法感知的范圍之內(nèi)，對各種時（空）域、變換域進行微小的改變，從而實現(xiàn)信息隱藏，達到通信過程信息安全保護的目的。
四、結(jié)束語
數(shù)字水印技術(shù)作為一種新興的安全保護技術(shù)應用到電子商務中，表現(xiàn)出其顯著的作用和功效，因為區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)或安全認證技術(shù)，為信息安全保護領(lǐng)域帶來了新思路。但是，由于目前數(shù)字水印技術(shù)本身并不完善，應用到電子商務中還存在很多實際的問題。例如，水印檢測的簡便性，水印的魯棒性，等等，這些也將作為研究者進一步努力的方向。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：數(shù)字水印；離散小波變換(DWT)；不可見性；魯棒性；中頻系數(shù)
中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)19-30137-04
Based on Wavelet Transform in Middle Frequency Watermarking Algorithm
JIANG Liang-hua, HAN Xiao
(Guilin University of Technology, Guilin 541004, China)
Abstract: Digital watermarking is to address information security and copyright protection effective, multimedia has become a hot field of information security technology. Existing digital watermarking technology algorithm mainly concentrated in the space domain to transform domain two, and discrete wavelet transform (DWT) owing to the time-frequency characteristics of the double, and the human visual system(HVS) to match the characteristics of the application of digital watermarking technology more and more widely. In this paper, to overcome the existing wavelet transform low-frequency and high-frequency domain algorithm embedded in the shortcomings raised from the wavelet transform part of the IF choice to be embedded coefficient, and in accordance with human visual characteristics of embedded strength to adjust. The experiment results show that the algorithm can not visible and the robustness of the compromise reached better.
Key words: Digital watermark; Discrete wavelet transform (DWT); Unobtrusiveness; Robustness; middle frequency parts
1 引言
隨著數(shù)字技術(shù)或因特網(wǎng)的發(fā)展，各種形式的多媒體數(shù)字作品（圖像、視頻、音頻等）紛紛以網(wǎng)絡形式發(fā)表。然而數(shù)字作品的便利性和不安全性并存的，它可以降低成本，高速度地被復制和傳播，這樣就為創(chuàng)造者和使用者提供了很大的便利，但這些特性也容易被盜版者利用，因而，采取多種手段對數(shù)字作品進行保護，對侵權(quán)者進行懲罰已經(jīng)成為十分迫切的工作。除了與傳統(tǒng)作品版權(quán)保護相類似的法律和管理手段外，還應該針對數(shù)字作品本身的特點為其提供技術(shù)上的保護，數(shù)字水印技術(shù)的研究就是在這種應用下迅速發(fā)展起來的。數(shù)字水印是實現(xiàn)數(shù)字作品版權(quán)的有效方法，它通過在原始數(shù)據(jù)中嵌入秘密信息（水印）來證實該作品的所有權(quán)[2-4]。
數(shù)字水印技術(shù)主要集中在空間域和變換域兩類方法[1,3]。基于分塊的離散余弦變換(DCT)和離散小波變換(DWT)是常用的兩種變換。
在現(xiàn)有的DWT域數(shù)字圖像水印的兩大類方法中，在低頻部分(逼近子圖)嵌入水印盡管抗各種信號處理能力較強，但卻容易引起圖像質(zhì)量下降，從而影響水印的不可見性；在高頻部分（細節(jié)子圖）嵌入水印可以保證圖像質(zhì)量不會有較大的下降，但卻對各種信號處理敏感，水印的魯棒性不強。因此，如能通過適當?shù)钠胶猓瑢λ〉牟豢梢娦院汪敯粜跃C合考慮，將會提高水印系統(tǒng)的實用性。設計出一種既能保證不可見性又能獲得較好魯棒性的水印嵌入方法是本文的幕標。為實現(xiàn)這一目標，本文將以二維離散小波變換為基礎，結(jié)合自適應技術(shù)，通過對水印嵌入位置的自適應選擇（不同載體圖像選擇的嵌入位置不同）和嵌入強度的自適應調(diào)整，達到不可見性和魯棒性的最佳折中。
2 離散小波變換(DWT)[5]
小波變換是近幾年興起的的一個嶄新的信號分析理論。它具有良好的時域和頻域局部化特征。通過小波變換，信號被分解為不同頻段不同時段的各個成分。離散小波變換是對連續(xù)小波變換的尺度和位移按照2的冪次進行的離散化得到的，又稱二進制小波變換。離散小波變換可以表示為：
■
其中Ψ(t)是小波母函數(shù)。
實際上，人們是在一定尺度上認識信號的，人的感官和物理儀器都有一定的分辨率，對低于一定尺度的信號的細節(jié)是無法認識的，因此對低于一定尺度信號的研究也是沒有意義的。為此應該將信號分解為對應不同尺度的近似分量和細節(jié)分量。小波分解的意義就在于能夠在不同尺度上對信號進行分析，還能對不同尺度的選擇根據(jù)不同的目的來確定。信號的近似分量一般為信號的低頻分量，他的細節(jié)分量一般為信號的高頻分量，因此對信號的小波分解可以等效于信號通過了一個濾波器組，其中一個濾波器為低通濾波器，另一個為高通濾波。
如圖1為三級小波分解，可得到原圖像的多級分辨率子圖。
■
圖1 圖像DWT分解模型
其中最高層的低頻子圖集中了被分解圖像的絕大部分信急.刻畫了圖像的主體特征。所以被稱為分解圖像的逼近子圖，人眼對這部分比較敏感；而高頻子圖包含了圖像的細節(jié)信息，刻畫了圖像的邊緣信息，人眼對這部分比較不敏感，但是高頻部分包含圖像的邊緣信息，高頻部分任何的些微改動將影響到圖像的視覺效果。因而為了保持數(shù)字水印的魯棒性，在保證圖像的不可見性的前提下，常常將水印嵌入到圖像的低頻部分，使得圖像的不可見性和魯棒性得到最佳的交匯。
3 水印的嵌入與檢測算法
3.1 水印嵌入算法
3.1.1 水印生成算法
作為版權(quán)保護的初始水印大多為有意義的二值圖像或二值圖標，在嵌入之前，往往需要對其進行預處理，以適應嵌入算法。由于本文采用小波變換嵌入水印，而小波變換后系數(shù)有正有負，所以需要對原始水印數(shù)據(jù)(讀取二值圖像得到的0，1序列)進行值域轉(zhuǎn)化，使其變成雙極性序列{-1,1}本文轉(zhuǎn)換方法比較簡單，直接將二值水印序列中的“0”變?yōu)椤?1”，而“1”不變。算法如下：
■(1)
式中，mk為原始水印信息（mk∈{0,1}），M為水印長度，ω為變換后的一維水印序列。
3.1.2 嵌入位置選擇
為了使水印不可見性和魯棒性得到最佳折中，應該在小波變換中頻部分嵌入水印。cox等提出水印應該嵌入到視覺感知最重要(幅值最大)的分量上，其理由是感覺上重要的分量是圖像信號的主要成分，攜帶的信號能量較多，在圖像有一定失真的情況下，仍能保留主要成分。根據(jù)文獻，水印應按小波分解頻帶重要性由高到低的順序嵌入（一層小波分解頻帶重要性由高到低為：LL3、HL3、LH3、HH3、HL2、LH2、HH2. HL1、LH1、HH1）。由此，本文采用層閾值法從小波變換中頻子帶HL3、LH3、HH 3、HL2、LH2、HH2中選擇 個視覺感知重要的系數(shù)，作為待嵌入水印的系數(shù)。
選擇系數(shù)的過程如下：①為每層設置一個初始閾值■，Cj為第j層所有數(shù)絕對值的最大者(j=2,3)，按照先第三層、后第二層的順序，選擇幅值（絕對值）超過Tj，的系數(shù)，設第三層選中的系數(shù)個數(shù)為N3第二層選中的系數(shù)個數(shù)為N2；②若選出的系數(shù)的總個數(shù)少于M（水印序列長度），即N3+N2
3.2 水印嵌入算法
為了保證嵌入水印后的圖像質(zhì)量和水印對信號處理的魯棒性，水印應嵌入到原始載體圖像的中頻部分，為了達到水印不可見性和魯棒性的最佳折中，對水印的嵌入強度進行自適應調(diào)整。原始載體圖像為灰度圖像時水印嵌入過程如下[6]：
第一步，將原始圖像進行三層小波分解(考慮到JPEG2000壓縮也是進行三層小波分解)，得到10幅子圖，記為LL3、HL3、LH3、HH3、HL2、LH2、HH2、HL1、LH1、HH1。
第二步，按照上文所述系數(shù)選擇方法，從HL3、LH3、HH3、HL2、LH2、HH2中選出M個(水印序列長度)待嵌入水印的系數(shù)。
第三步，按照乘性規(guī)則，將二值水印序列嵌入到第二步選出的待嵌入系數(shù)上（用水印序列去修改選出的待嵌入系數(shù)），嵌入時，根據(jù)待嵌入系數(shù)所在的層及子帶方向，對嵌入強度進行自適應調(diào)整。嵌入水印的公式如下：
■(2)
其中，Xi,j，Xwi,j分別為嵌入水印前和嵌入水印后的小波系數(shù)，(i,j)為嵌入位置坐標，ω={ωk,0≤k≤M}為水印序列，a為全局嵌入強度（可調(diào)），ρlθ為考慮頻率掩蔽特性的局部加權(quán)因子，l為系數(shù)所在的層（l=2,3），θ為系數(shù)字帶方向(θ∈{HL,LH,HH})。本文采用的計算公式為
■ (3)
由于人眼對高頻部分不敏感，所以高頻部分應采用較大的嵌入強度。在一小波分解示意圖中，第一層的頻率最高，第三層的頻率最低，同一層中，HH子帶的頻率最高，LL子帶的頻率最低。所以上式中第2層比第3層采用較大的加權(quán)因子，HH子帶比其已子帶采用較大的加權(quán)因子，很好地匹配了人類視覺系統(tǒng)的頻率掩蔽特性。
第四步，將嵌入水印后的系數(shù)(包括被水印修改的系數(shù)和未被水印修改的系數(shù))進行三層小波逆變換，得到含水印圖像。
當原始圖像為RGB彩色圖像時，應首先將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為YUV格式，然后利用上述步驟將水印嵌入到Y(jié)分量子圖三層小波變換后的系數(shù)上，最后再將嵌入水印后的Y分量子圖結(jié)合U、V分量子圖重構(gòu)RGB彩色圖像。RGB格式與YUV格式相互轉(zhuǎn)化的公式如下[5]：
■ (4)
■(5)
3.3 水印提取算法
水印的提取算法恰是嵌入算法的反序。步驟如下[6-9]：
第一步，將含水印圖像進行三層小波分解，得到 10 幅子圖LL3'、HL3'、LH3'、HH3'、HL3'、LH2'、HH2'、HL1'、LH1'、HH1' 將原始圖像也進行三層小波分解得到 10 幅子圖LL3、HL3、LH3、HH3、HL2、LH2、HH2、HL1、LH1、HH1。如果原始圖像和含水印圖像為RGB彩色圖像，則先把已們轉(zhuǎn)化為YUV格式，再對其Y分量子圖進行小波分解。
第二步，根據(jù)選擇待嵌入系數(shù)時保存的位置密鑰，提取出水印序列。提取公式如下：
■ (6)
式中，(i,j)為嵌入位置坐標，■wi,j和Xi,j分別為含水印圖像(可能經(jīng)過信號處理)和原始圖像坐標為(i,j)處的小波變換系數(shù)。
此水印提取公式的導出比較簡單，由于嵌入的水印是(-1,1)二值序列，αρlθ為非0正數(shù)，由式（2）可知，無論待嵌入系數(shù)Xi,j是正值或者負值，嵌入水印位“1”時，
嵌入水印后系數(shù)的絕對值將大于嵌入水印前系數(shù)的絕對值，即有|■wi,j|>|Xi,j|；同理，當嵌入水印位為“-1”時，有|■wi,j|=|Xi,j|。對于|■wi,j|=|Xi,j|的情況，簡單的令■wi,j>0時，提取出的水印位■k=1，■wi,j
第三步，將上一步提取出的一維水印序列變?yōu)槎S，恢復出二值水印圖像。
4 實驗仿真
本文實驗采用512×512的lena標準圖，水印采用桂林工學院的校徽。
4.1 嵌入水印后圖像及檢測
水印的不可見性可以通過主觀觀測方法或定量方法來評價。前者在實際中會受到不同觀察者的主觀影響，所以研究中經(jīng)常采用定量方法來度量。本文我們使用峰值信噪比PSNR（PeakSignal-Noise Ratio)來度量水印的不可見性。■。PSNR常用來衡量原始圖像與重構(gòu)圖像之間的相似程度，當PSNR>30時，人的視覺很難分辨出原始圖像與重構(gòu)圖像之間的差異。PSNR越大，說明被檢測圖像與原始圖像越相似，水印不可見性越好，相似檢測值PSNR=32.3473，說明具有不可見性。除了用肉眼觀察是否提取出了有效水印，還采用歸一化相關(guān)系數(shù)NC來評價原始水印與提取出的水印之間的相似程度，■，NC=1.0000。
■
圖2 Lena 原始圖像圖3 水印圖像
■
圖4加入水印后的圖像圖5 相似度檢測(32.3473)
4.2 魯棒性實驗結(jié)果
在魯棒性實驗中，我們對于水印常遇到的攻擊進行了評測。對于攻擊后的圖像提取相關(guān)的水印圖像和檢測其PSNR值，來衡量其魯棒性。具體見表1。
表1 對于各種攻擊的魯棒性
■
從表中我們可以看出，在剪切比很小的時候，我們提取出來的圖像水印非常清晰，隨著剪切比的增加，認證圖像的小波系數(shù)也發(fā)生了很大的改變，導致圖像水印的失真增大，但此時圖像的質(zhì)量也嚴重受損，所以在保證圖像質(zhì)量的前提下，我們的方法對剪切操作來說魯棒性還是很強的。另外，我們提取出來的水印的失真情況與壓縮因子的大小有直接關(guān)系，隨著壓縮因子的減小，圖像的壓縮比增大，我們提取的水印失真也不斷增大，但即使這樣，圖像水印的字跡還是可以辨認的，具有一定的魯棒性。同時，對于各種濾波、噪聲攻擊也具有一定的魯棒性。在今后的工作中，我們可以把它應用于彩色圖像，以證明它的普遍實用性。
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關(guān)鍵詞:數(shù)字版權(quán);數(shù)字水印;流媒體應用
中圖分類號:TP309 文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 10-0000-01
The Applications and Practice of Digital Watermark
in Streaming Media
Zhang Qiaorong
(Northwest Normal University,Lanzhou730070,China)
Abstract:In recent years,digital watermarking industry solved the contradictions have begun to appear,as the watermark capacity is relatively small,can not achieve the desired effect.This paper presents a digital watermarking algorithm food and for its small capacity,it presents an improved scheme.
Keywords:Digital copyright;Digital watermarking;Streaming media applications
隨著Internet的迅猛發(fā)展為流媒體行業(yè)的進步起了關(guān)鍵性的作用,可以說,為流媒體業(yè)務的增加提供了市場推動力。于此同時,也進一步豐富了流媒體的吸引力,使之更加強大。但擺在我們面前的難題就是,這種迅速發(fā)展的網(wǎng)絡和數(shù)字產(chǎn)品的可復制性,使得侵權(quán)、篡改和惡意盜版,這些已經(jīng)極大危害了數(shù)字資源的版權(quán)機構(gòu)。
作為數(shù)字版權(quán)的保護的有效技術(shù)手段之一,數(shù)字水印技術(shù)應運而生。數(shù)字水印信息嵌入并隱藏在主文件中,這樣既能夠得到保護又不影響美觀性和可視性。在我國,數(shù)字水印的研究重點是在圖像水印,并取得了很驕人的碩果。在文中我們推出了一種新型的適用于非壓縮視頻的空間域水印方法。并且我們在對改算法分析的同時,對于這種方法容量比較小的現(xiàn)狀,列出了解決的方案。
一、非壓縮視頻的空間域水印算法
非壓縮視頻的空間域水印算法,指的是基于psycho-visual模型,也就是人眼對高紋理或者比較復雜紋理的區(qū)域失真不很敏感,而且分不清運動快速的物體的具體細節(jié)。實驗確定high-detail雜紋理在時間軸上的迅速改變的區(qū)域來進行水印嵌入。
找出這些區(qū)域是算法的意義所在。為了達到這個目標,本算法出示了2個選擇嵌人區(qū)域的規(guī)則:motion-detection和detail-detection。這兩個規(guī)則可以進行簡化,就是將其應用到圖像分塊的DCT緩緩的系數(shù)的能量上。在這種思路上,一個變換塊的DC系數(shù)集中了塊的平均能量強度,描述了對應塊的視頻內(nèi)容的基本屬性,所以,算法用相鄰幀的DC系數(shù)做為motion-detection規(guī)則;同時,算法用變換塊的AC系數(shù)做為detail―detection規(guī)則來確定塊中是否包含high-detail信息。整個塊選擇過程如下。
在視頻序列中抽取k幀的片斷,該幀的大小是m×n,Xi;是原始視頻中的第i幀,這里i=0,1,…,k一1。第一,當前幀Xi;被分成8×8的互不重疊的塊,其中Xi,j表示第i幀的第j塊,j=0,1,…,(m/n)/64―1。對每個塊做DCT變換,得到變換塊Xi,j。不失一般性,DCT系數(shù)從低頻到高頻排列,例如,Xi,j,o。是DC系數(shù)。接著,這塊在2個層次上做如下劃分:在inter-frame層次上,根據(jù)AC系數(shù)能量把幀中塊劃分為2類:low-detail類和high-detail類。這里,變換塊Xi,j中的AC系數(shù)的能量用EAC (i,j)表示,即
如果EAC (i,j)表小于一個預先定義的閾值TD,那么塊Xi,j就被劃分到low-detail類,相反,它被劃分到high―detail類,該類用集合S1:{Xi,d1,Xi,d2,…}表示。在intra-frame層次上,當前幀的變換塊Xi,j。需要和臨近幀中對應的塊比較。在這里為了簡單起見,算法只考慮上前一幀,即第(i-1)幀。這里定義DDC(i,j)表示相鄰2塊DC系數(shù)差的絕對值,作為motion―detection規(guī)則,表示為:
DDC(i,j)=丨X’I,j,o-X’i-1+j+0丨
如果DDC(i,j)小于一個預先定義好的閾值TM,那么當前幀的X“被劃分到slow―motion類中,相反,該塊被劃分到fast―motion類中,該類用集合表示為
S2:{Xi,m1,Xi,m2,…Xi,mp}
對于每一個幀,那些同時在集合S1和S2中的塊的集合表示為
S3:{Xi,e1,Xi,e2,…,Xi,en}
只有在集合S3中的塊才適合嵌入水印。對所有的幀都做如上選擇,就可以得到每個幀中適合嵌入水印的塊。這里,選擇合適的TD和TM達到視頻質(zhì)量和水印冗余度的一個折中。
二、測試結(jié)果及分析
測試中,Visual 2003環(huán)境下,實現(xiàn)上述算法,并在一段視頻中嵌入了“中國論文下載”字,是一個20×20的圖像,水印信息為400位,下面給出了圖1-圖2的實驗測試效果圖。
圖1與圖2對比可以看到,水印的嵌入并沒有影響源視頻質(zhì)量,從測試結(jié)果可以看到,效果是可以接受的,能夠分辨出嵌入的水印信息,達到了預期目的。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞：DCT變換；盲水印；水印嵌入；水印提取
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）06-1280-02
隨著3G、4G網(wǎng)絡的逐漸普及，人們應用數(shù)字圖像已經(jīng)不僅僅局限于普通PC機，而是逐漸擴展到平板電腦、只能手機登領(lǐng)域。由于數(shù)字圖像包含的信息量巨大，很容易被人們接受和傳播，不僅僅給人們的工作帶來便利，也為業(yè)余生活帶進了更多的色彩。然而，多媒體數(shù)字圖像的版權(quán)保護問題則日顯突出。而數(shù)字水印技術(shù)是當今知識產(chǎn)權(quán)保護的一種新方法，并逐漸被人們所接受。簡單地講，數(shù)字圖像水印技術(shù)是指在不破壞原有數(shù)字作品自身價值的情況下，將某些標志性信息（水印）利用一些特定算法嵌入到數(shù)字作品（載體）中去。這些被嵌入的標志性信息（數(shù)字水印）可以表示數(shù)字作品版權(quán)所有者、發(fā)行者、日前、作品控制等信息。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)字作品有盜版情形，利用相應水印提取算法可以提取出這些水印信息來證明數(shù)字作品的版權(quán)歸屬，便可以作為指控盜版者侵權(quán)的法律依據(jù)。另外，還可以在使用數(shù)字作品前，通過檢測數(shù)字作品中的水印信息，來限制該數(shù)字作品的操作權(quán)限，如復制次數(shù)等等。這是常規(guī)加密方法難以辦到的。
普通的數(shù)字水印技術(shù)一般都能具有不可見性、安全性和可證明性，其不足則是魯棒性較低。具體來講，圖像經(jīng)過常規(guī)的信號處理操作化，所能檢測到的水印可能變得模糊不清。鑒于此，該文在常規(guī)魯棒盲水印方法上提出一種改進的方式，從而提高水印的魯棒特性。
所謂魯棒數(shù)字水印是水印技術(shù)中的一個分支，是相對于普通水印技術(shù)而言的，一般是指通過在原始數(shù)據(jù)中嵌入秘密信息——水印（watermark）來證實該數(shù)據(jù)的所有權(quán)。魯棒數(shù)字水印技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)字水印技術(shù)除都具有信息隱藏的功能外，其具有較強的魯棒性、安全性和透明性等特點。是一種具有很好前景和巨大競爭力的新技術(shù)。
1 DCT域的盲水印算法原理
數(shù)字水印（Digital Watermarking）的基本思想是利用圖像處理技術(shù)將標志信息（如版權(quán)所有者、發(fā)行者、日前、作品控制等）嵌入到數(shù)字圖像、音頻、視頻等數(shù)字作品中，用以實現(xiàn)對該數(shù)字產(chǎn)品的盜版跟蹤、知識產(chǎn)權(quán)維護、完整性確認、真?zhèn)舞b別等功能。通常而言，嵌入的秘密信息需要經(jīng)過相應的圖像預處理后才形成水印信息。數(shù)字水印信息可以定義為：
[w=wi|wi∈O，i=0，1，2，…，N-1]
其中，[N]表示水印長度，[O]表示值域。[O]可以是二值形式，即[O=0，1]或[O=-1，1]或[O=-r，r]等，也可以是高斯白噪聲（均值為0，方差為1，[N0，1]）。水印信號可以是一維序列，還可以是二維矩陣，或者三維乃至高位信號。為了進一步研究盲水印的實現(xiàn)過程，首先研究DCT變化的基本原理。
1.1 DCT域變換介紹
DCT（離散余弦變換）是一種可逆變換，分為正向（FDCT）和逆向（IDCT）離散余弦變換。其中，正向離散余弦變換（FDCT）是為獲得DCT域中的頻域系數(shù)，由空間域中的像素數(shù)據(jù)變換而來；逆向離散余弦變換（IDCT）則是將前者變換的頻域數(shù)據(jù)恢復到原有的圖像像素數(shù)據(jù)；兩者互逆，一般要配合使用。在圖像處理中，F(xiàn)DCT具有圖像壓縮編碼的功能，原因在其具有去除數(shù)據(jù)相關(guān)性的能力。
1.2 DCT域變換算法
對于圖像而言，二維FDCT/IDCT的定義可以描述如下：
設[fx，y|x=0，1，…，M-1；y=0，1，…，N-1]為[M×N]的二維圖像像素矩陣，則二維FDCT/IDCT定義為：
[Fu，v=CuCv2MNx=0M-1y=0N-1fx，ycos2x+1uπ2Mcos2y+1vπ2N] （1）
[fx，y=2MNx=0M-1y=0N-1CuCvFu，vcos2x+1uπ2Mcos2y+1vπ2N] （2）
其中，[u=0，1，…，M-1]；[v=0，1，…，N-1]；[Cu]、[Cv]與一維情形相同。
1.3 DCT域盲水印原理
對二維圖像進行水印處理，一般要完成兩個過程，及水印嵌入和水印提取。
1） 嵌入水印
首先對圖像進行分塊處理，如對原圖像進行[16×16]、[32×32]、[64×64]等分塊，再將各個子塊進行DCT處理，然后定義兩個高度不相關(guān)的[m]序列，利用置亂后的二值水印圖像信息對其進行控制，并按照一定規(guī)則使對相應分塊圖像DCT變換后屬于中頻位置嵌入相應的水印圖像（這里的水印圖像也進行相應的DCT變換），最后對分塊圖像進行DCT逆變換，在按著原有分塊的順序排列，即可恢復為具有水印的新圖像。
2） 提取水印
對含數(shù)字水印的圖像進行分塊處理要依據(jù)原有圖像的分塊原則，再按著順序?qū)Ψ謮K進行DCT變換。然后生成兩個高度不相關(guān)的[m]序列與各分塊圖像DCT變換后水印嵌入位置上的數(shù)據(jù)做自相關(guān)計算，即可使得水印信息從各個分塊圖像中被提出出來。最后，根據(jù)處理前給定的密鑰反置亂提取到的水印信息，便得了嵌入在圖像中的水印信息。
2 DCT盲水印算法實現(xiàn)過程
2.1 水印潛入
1） 水印圖像置亂
所謂水印圖像置亂即“擾亂”圖像，其原理是對數(shù)字圖像的像素位置或灰度級等做變換運算，從而獲得一定程度的“混亂”狀態(tài)，從而實現(xiàn)置亂的目的。經(jīng)典的置亂算法有Arnold函數(shù)，表述如下：
[x′y′=11kk+1xymod N k∈1，N] （3）
其中，[k]是控制參數(shù)，[N]表征矩陣大小，[x，y]和[x′，y′]表示像素在變換前后的位置，然后對所有的[x，y]都進行式（5）的變化，變產(chǎn)生了一幅加密圖像，解密過程即為其反變換過程。
2） 水印嵌入過程
?設圖像[IM×N]為原始圖像，圖像[WM×N]為水印圖像；
?計算原始圖像大小，并與水印圖像相比較，當原始圖像小于水印圖像時返回；否則計算原始圖像分塊的大小為[MN×MN]；
?用Arnold函數(shù)對水印圖像[WM×N]進行置亂運算，設定密鑰為“O”；[W′M×N]為置亂后的二值水印圖像；
?將原始圖像[IM×N]分塊[Iij]，并對各子塊的原始圖像依次進行二維DCT變換，得到系數(shù)矩陣[Mij]，即[Mij=DCTIij]；
?分別生成兩個長度為[MN]的隨機序列[m1]、[m2]，依據(jù)密鑰1和密鑰2；
?對[Mij]嵌入水印信息，具體過程如下：
[Mij1，M/N=Mij1，M/N+a?k1Mij2，M/N=Mij1，M/N-1+a?k2?MijM/N，1=MijM/N，1+a?kMN]
其中，[a]為嵌入強度，[k]為隨機序列[m1]或[m2]，定義如下：
當[Wij=1]時，[k=m1]，其中[ki=m1i]，[i=1，2，…，N]；
當[Wij=0]時，[k=m2]，其中[ki=m2i]，[i=1，2，…，N]；
?對[Mij]進行IDCT變換，得到[I′ij]，并按分塊順序從新組合為含水印的圖像。
3） 水印嵌入實例
圖1 原始圖像W 圖2 水印I 圖3 嵌入水印圖像
2.2 水印提取
水印提取與上述過程相反，可簡要描述如下：
?讀取含水印圖像[I′]；
?將其分塊，并做DCT變換；
?對各分塊內(nèi)的水印信息讀取；
?用密鑰1、密鑰2分別生成兩個長度為[MN]的隨機序列[m1]、[m2]；
?分別求出自相關(guān)系數(shù)[c1]、[c2]；
?當[c1≥c2]，則估計水印信息[Wij=1]，否則[Wij=0]；
?利用密鑰“O”對水印圖像的估計矩陣進行Arnold函數(shù)反置亂運算。
實驗選用圖像為256級灰度、尺寸[512×512]的圖像，水印圖像為[32×32]的“數(shù)字信息”水印，通過嵌入與提取，嵌入水印圖像和原始圖像沒有太大差別，從而實現(xiàn)盲水印的嵌入。
3 結(jié)束語
本文通對水印分類的研究理解的基礎上，對脆弱水印、盲水印、魯棒盲水印有了較深刻的理解，然后利用基于DCT域變換的方法實現(xiàn)了水印的嵌入與提取，通過實驗驗證發(fā)現(xiàn)，論文給出的算法具有較好的效果，從嵌入效果看與原始圖像沒有太大差別，實現(xiàn)了數(shù)字信息的隱藏。
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關(guān)鍵詞：Java，保護技術(shù)，研究
一、本地化技術(shù)
Java本地化，是指通過將Java應用程序編譯成本地應用程序，如Windows
操作系統(tǒng)下擴展名為.ex。的應用程序，來達到增加反編譯的難度，實現(xiàn)軟件保護的方法實現(xiàn)步驟如下：首先編寫Java源代碼，然后通過Java編譯器將Java源代碼編譯成Java類文件，最后使用本地編譯工具將Java類文件編譯成二進制的本機應用程序。
Java本地化技術(shù)產(chǎn)生的是二進制格式的可執(zhí)行文件，與在虛擬機中執(zhí)行的Java應用程序相比，可以產(chǎn)生更快的執(zhí)行速度和更小的內(nèi)存占用。由于程序已經(jīng)從類文件被編譯成二進制的可執(zhí)行文件，原本類文件由于自身結(jié)構(gòu)特性所帶來的安全隱患也就隨之消失了，反編譯不再成為Java軟件的安全威脅，在這種情況下，Java軟件的安全性達了到與傳統(tǒng)的用C/C++等語言開發(fā)的軟件一樣的強度。。目前許多本地編譯工具被開發(fā)出來，并獲得廣泛的使用。
本地化技術(shù)雖然能夠很好的保護Java類文件，使其達到與傳統(tǒng)的用C/C++等語臺開發(fā)的軟件一樣的安全強度，但也存在以下幾個問題：
1、失去了“一次編譯，到處運行”的跨平臺性
本地編譯得到的是二進制格式的可執(zhí)行文件，它依賴于具體的運行平臺，只能在具體編譯過程執(zhí)行的同一種平臺上運行，因而失去了跨平臺的特性。
2、無法應用于B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡應用軟件
本地化技術(shù)依賴于具體的運行平臺，生成的是一個可執(zhí)行程序，這種解決方案可以較好的保護單機應用軟件。但卻無法應用于網(wǎng)絡應用軟件，因為服務器端程序運行在Java應用服務器上，因此本地化的解決方案明顯不支持這種類型的應用程序。
3、錯誤定位困難
Java軟件本地化處理是一個相對較新的課題，診斷分析的理論基礎薄弱，要準確的診斷和定位本機編譯產(chǎn)生的Java應用程序中出現(xiàn)的問題十分困難，尤其當Java類文件版本中沒有發(fā)生該錯誤的時候。
二、遠程接口訪問技術(shù)
分布式結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代軟件開發(fā)中廣泛采用的一種體系結(jié)構(gòu)，通常將軟件分為客戶端和服務器端，核心的功能模塊和業(yè)務流程都部署在服務器端為客戶端提供服務，客戶端負責采集數(shù)據(jù)、提交服務請求和與服務器端通信，這種體系結(jié)構(gòu)的采用可以提高系統(tǒng)的可移植性和互操作性，大幅度降低軟件的開發(fā)成本。現(xiàn)在通過接口提供服務的標準和協(xié)議越來越多。把實現(xiàn)核心功能的類文件放在遠程服務端，這種模式就是現(xiàn)在流行的Java服務器應用程序，也稱為web應用程序。
Web應用程序模式的發(fā)展不但適應了各種計算環(huán)境的需要，從另外一個角度看也實現(xiàn)了源代碼的隔離，起到了保護Java軟件的作用。可以通過遠程接口訪問達到軟件保護的目的，防止黑客或者其他軟件分析人員通過反編譯核心算法所在的類文件得到源代碼。所謂遠程接口訪問是指將應用和實現(xiàn)相分離，將軟件的核心算法等關(guān)鍵部分部署在遠程的應用服務器上，用戶通過訪問應用服務器的接口提交服務請求和獲得服務，在整個過程中用戶無法訪問到關(guān)鍵部分的類文件。遠程接口訪問技術(shù)使得用戶無法獲得類文件，也就從根本上防止了對類文件進行反編譯獲得源代碼的可能性。
遠程接口訪問技術(shù)能有效地保護關(guān)鍵的Java類文件，從而達到軟件保護的目的。。但是這種方式也存在著明顯的局限性和很大的安全隱患：
1、遠程接口訪問技術(shù)只適用于B/S結(jié)構(gòu)或者分布式結(jié)構(gòu)的軟件，而對單機運行的應用軟件則不適用。
2、遠程接口訪問技術(shù)實際上是將保護的焦點從關(guān)鍵的類文件轉(zhuǎn)移到了應用服務器上。在這種體系結(jié)構(gòu)下，制定完善的安全機制來保護端口至關(guān)重要，因為如果應用服務器被攻破，那么所有部署在服務器上的服務模塊和類文件就完全暴露在攻擊者面前，后果不堪設想。
三、軟件數(shù)字水印技術(shù)
軟件數(shù)字水印是眾多數(shù)字水印的一種，它的主要保護對象是計算機代碼，包括源代碼和機器碼。使得它們免于或者減少遭受非法復制和非法篡改的危險。由于計算機代碼是不能容忍任何錯誤的，因此一些傳統(tǒng)的利用可允許錯誤范圍內(nèi)修改計算機程序從而嵌入水印的方法將不適用于計算機軟件。
1、軟件數(shù)字水印的用途
（1）作為侵犯知識產(chǎn)權(quán)的證據(jù)
在一般情況下，發(fā)生剽竊事件時，由于難以舉證，常常難以判斷真正的原創(chuàng)者。引入軟件數(shù)字水印技術(shù)后，在程序中嵌入代表作者身份的軟件數(shù)字水印，那么在對被懷疑的程序進行驗證時，就可以用水印解碼的方法從程序中得到真正的作者的信息。
（2）發(fā)現(xiàn)被剽竊的程序
要確定一款軟件中是否包含剽竊的程序模塊是一件很困難的事情，因為通常相對于程序整體而言，剽竊的程序模塊只是很小的一部分，非法程序和原程序的具體規(guī)范可能會有很大的不同。利用數(shù)字水印可以有效的找到被盜的程序模塊，對于在互聯(lián)網(wǎng)上流通的程序，有一種爬蟲技術(shù)，它在互聯(lián)網(wǎng)上到處活動，搜尋特定的目標，可以利用爬蟲找到包含特定數(shù)字水印的程序，從而發(fā)現(xiàn)被盜模塊。
（3）追蹤非法拷貝的源頭
由于計算機軟件極其容易被無差異復制，不法分子在獲得授權(quán)版本后可以對其進行非法復制和分發(fā)以獲得經(jīng)濟利益。因此，有必要登記授權(quán)用戶信息以追查非法拷貝的源頭。僅僅登記授權(quán)用戶信息是不夠的，因為這無法將特定的授權(quán)版本和具體的授權(quán)用戶聯(lián)系起來。為了達到追蹤目的，必須提供這種聯(lián)系，而且這種聯(lián)系必須是隱秘的，否則很容易給破壞。數(shù)字水印正好可以滿足這些要求，它通過在把授權(quán)用戶信息嵌入到授權(quán)版本來建立這種內(nèi)在聯(lián)系。當發(fā)現(xiàn)市場上流通的盜版軟件時，可以檢測水印信息從而獲得授權(quán)用戶信息。對參與盜版的授權(quán)用戶進行懲罰，從而減少這種行為的發(fā)生。
2、軟件數(shù)字水印的不足
軟件數(shù)字水印技術(shù)也存在一些不足，比如：需要插入額外的代碼，需要仔細地編寫啞函數(shù)及其調(diào)用，否則容易被有經(jīng)驗的反編譯者識破，從而擦除水印。另外，靜態(tài)軟件數(shù)字水印算法的健壯性相對較差，而動態(tài)軟件數(shù)字水印算法雖然具有很好的健壯性，但是它只能保護整個應用程序，而不能保護某一部分特定的代碼，同時，動態(tài)軟件數(shù)字水印的檢測方式令它的某些應用受到限制。目前的水印算法在提供可靠的版權(quán)證明方面或多或少都有一些的尚不完善的地方，因此尋找能提供完全可靠版權(quán)保護的軟件數(shù)字水印算法成為一個重要的課題。
四、混淆技術(shù)
1、混淆的定義
代碼混淆技術(shù)是目前比較成熟和流行的一種軟件保護技術(shù)。代碼混淆技術(shù)是對類文件進行代碼語義、程序流程和邏輯結(jié)構(gòu)的重新組織，代碼混淆并不能增加反編譯的難度，使用反編譯器仍然可以對混淆后的類文件進行反編譯，得到代碼，但此時的代碼是經(jīng)混淆后的代碼，可讀性己經(jīng)大大降低，難以從代碼中發(fā)現(xiàn)源代碼的編寫思路和關(guān)鍵算法，從而達到保護軟件的目的。典型的混淆技術(shù)包括去除所有的調(diào)試信息，使用機器生成的名稱重命名包、類和方法等。目前的混淆程序提供的功能則更強大，通過重構(gòu)現(xiàn)有的邏輯和插入不執(zhí)行的偽代碼來改變控制流程。混淆的前提是變換不會破壞字節(jié)碼的有效性，也不會改變對外所表現(xiàn)的功能。混淆的可行與反編譯的可行是出于同一原因：Java字節(jié)碼是標準化的，而且是很容易歸檔的。混淆程序加載Java類文件，分析其格式然后根據(jù)所支持的特性進行變換。。當所有的變換完成后，字節(jié)碼就保存成一個新的類文件。新文件具有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而其行為與原始文件一致。
2、混淆技術(shù)存在的問題
從安全性角度看，混淆確實可以在很大程度上破壞反編譯代碼的可讀性，增加逆向工程的難度，有效地保護軟件，但并不是絕對的。實踐證明，除非使用控制流程的混淆，打亂程序的流程，否則閱讀和處理混淆的代碼并不是很困難的事情。即便使用了流程控制，具備重量級的調(diào)試程序和足夠經(jīng)驗的攻擊者仍然可能破解軟件。
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近日，由中國密碼學會主辦、中國科學技術(shù)大學承辦的“中國密碼學會2012年會”在安徽合肥隆重召開。來自國內(nèi)科研院所、大專院校的專家學者、在校學生及密碼領(lǐng)域企業(yè)界代表350余人參加了會議。
會議開幕式由學會常務理事、中國科學技術(shù)大學韓正甫教授主持，中國科學技術(shù)大學副校長朱長飛、安徽省委辦公廳副主任、省密碼管理局局長徐飛、中國科學院院士郭光燦分別致辭，開幕式還安排了學會會士頒證儀式，在歡快的樂曲聲中，蔡吉人、郭光燦院士為中國密碼學會首批7位會士頒發(fā)了會士證書。
本次會議就密碼學的理論和應用進行了廣泛的學術(shù)交流，重點討論密碼學理論方面的前沿進展，內(nèi)容涉及密碼學各研究領(lǐng)域，包括：基礎算法和理論、對稱密碼、公鑰密碼、量子密碼、數(shù)字簽名、信息隱藏與水印等。這些論文反映了我國當前密碼學的研究動態(tài)，也展現(xiàn)了我國密碼學研究與應用的實際水平。
為提升中國密碼學會年會的整體水平，也為了給參加中國密碼學會年會的國內(nèi)學者提供良好的學習交流機會，大會還特別邀請了6位國內(nèi)外知名的密碼學家進行演講并回答現(xiàn)場提問。圖靈獎獲得者，以色列魏茨曼科學研究所教授、著名RSA算法創(chuàng)始人之一Adi Shamir，作了題為“Improved Attacks on Multiple Encryption”的報告，該報告介紹了一種新的針對多重加密的攻擊方法；中國科學院軟件所張振峰研究員的報告題目為“Proxy Re—encryption： Strong Security， Efficient Construction and Non—interactive Opening”；中國科學技術(shù)大學的李宏偉博士介紹了量子密碼安全性相關(guān)研究的思路和最新進展；來自丹麥工業(yè)大學的Christian Rechberger教授作了題為“Cryptanalytic ideas applied to AES and SHA”的報告；威斯康星大學（密爾沃基）的許光午教授討論了數(shù)論和代數(shù)中許多優(yōu)美的思想和構(gòu)造在密碼設計、分析和算法中的應用；清華大學白國強教授回顧和總結(jié)了利用集成電路技術(shù)實現(xiàn)密碼算法的歷史和現(xiàn)狀，介紹了當前利用集成電路技術(shù)實現(xiàn)密碼算法時所面臨的挑戰(zhàn)和主要問題，并對新技術(shù)突破性的發(fā)展將如何影響密碼學發(fā)展提出自己的看法。
本次會議首次增設了自由討論環(huán)節(jié)，讓密碼學界特別是青年學者們有一個自由發(fā)表自己觀點和見解的場合，可以說開辟了一個自由學術(shù)討論的環(huán)境，對學術(shù)新人的成長起到了很好的推動作用。
本次大會不僅重視理論的創(chuàng)新，也同樣重視實踐和應用，在中國密碼學會領(lǐng)導的支持下，大會不僅得到了承辦單位中國科技大學的全力配合，更得到了協(xié)辦單位國網(wǎng)電力科學研究院通信與用電技術(shù)分公司和北京中電華大電子設計有限責任公司的大力支持。兩家企業(yè)也在會上展示了密碼學在產(chǎn)業(yè)和市場應用方面的經(jīng)驗、成果，并指出了面臨的難題和密碼學應用研究的新方向。這些創(chuàng)新環(huán)節(jié)也都得到了參會者的肯定。
會議休息期間，主辦方還組織參會代表參觀了中國科大校史館、少年班以及合肥市內(nèi)著名景點包公祠、李鴻章故居等，宣傳了中國科大的文化和理念以及合肥的人文歷史，給每一位參會者留下了深刻而美好的印象。閉幕式上，裴定一理事長就中國密碼學會的年會改革方案做了詳細的說明，高
度贊揚承辦單位中國科學技術(shù)大學的優(yōu)質(zhì)組織和服務，為年會優(yōu)秀論文頒發(fā)了證書，并宣布下一屆年會承辦單位為福州大學。
2012年中國密碼學會年會圓滿結(jié)束，同時也開啟了下一屆中國密碼學會年會令人期待的序幕。（責任編輯：房瑞標）
（來源：中國密碼學會供稿）
我國的電子檔案保護技術(shù)經(jīng)過20年發(fā)展逐漸穩(wěn)定、成熟，為了全面了解幾十年以來電子檔案保護技術(shù)領(lǐng)域的研究情況，筆者對1994-2013年間發(fā)表在中國知網(wǎng)核心期刊上的有關(guān)電子檔案保護技術(shù)研究論文進行統(tǒng)計與分析，以期對我國電子檔案保護技術(shù)研究現(xiàn)狀有一宏觀了解，為進一步深入研究提供借鑒和思考。
一、數(shù)據(jù)來源
電子檔案保護技術(shù)學是探索數(shù)字信息的完整，安全、可靠的技術(shù)手段和法規(guī)體系的學科，其目的是保持數(shù)字信息的真實性、可靠性和長期可讀性。某學科（或?qū)I(yè)、或?qū)ｎ}）的核心期刊，是指該學科所涉及的期刊中，刊載論文較多（信息量較大的），論文學術(shù)水平較高的，并能反映本學科最新研究成果及本學科前沿研究狀況和發(fā)展趨勢的，較受學科讀者重視的期刊。對于整個期刊出版業(yè)來說，核心期刊具有示范作用。研究核心期刊對于發(fā)展科學事業(yè)、推動科學研究具有重要意義。本文選取1994-2013年間發(fā)表在中國知網(wǎng)中文核心期刊，按核心期刊表分類的中文核心期刊涉及到檔案事業(yè)類的有9種核心期刊，即《檔案學通訊》、《檔案學研究》、《蘭臺世界》、《山西檔案》、《檔案管理》、《中國檔案》、《北京檔案》、《檔案與建設》、《浙江檔案》；以及涉及到非檔案事業(yè)類的其他10種核心期刊，即《檔案》、《湖北檔案》、《計算機工程與設計》、《農(nóng)機化研究》、《山西財經(jīng)大學學報》、《水利水電技術(shù)》、《思想戰(zhàn)線》、《四川檔案》、《現(xiàn)代圖書情報技術(shù)》、《中國市場》上的有關(guān)電子檔案保護技術(shù)研究論文進行統(tǒng)計與分析，借助電子查詢，通過中國學術(shù)期刊網(wǎng)（CNKI），以主題為檢索方式，以“電子檔案”、“保護”、“修復”為主要檢索詞，精確匹配，統(tǒng)計了1994-2013年中國知網(wǎng)的19種核心刊物上的電子檔案保護技術(shù)研究論文，這些論文是本文分析的依據(jù)。近二十年來，中國知網(wǎng)19種核心期刊共發(fā)表電子檔案保護技術(shù)研究學術(shù)論文108篇。
二、統(tǒng)計分析
1.研究發(fā)展歷程分析
1994-2013年20年期間電子檔案保護技術(shù)研究論文的逐年統(tǒng)計結(jié)果表明，年度論文數(shù)有較大的波動，見圖1。波動曲線大致可劃分為3個階段，表明了這一階段我國電子檔案保護技術(shù)的發(fā)展歷程[1]。
第一階段：從1994到1996年，電子檔案保護技術(shù)作為一門學科在我國醞釀和產(chǎn)生，是學科發(fā)展的起步階段。在這一階段，除《湖北檔案》外，其它核心期刊尚未涉及電子檔案保護或者電子檔案修復相關(guān)研究，包括電子檔案保護技術(shù)在內(nèi)的檔案保護技術(shù)研究隊伍也很小，因此，電子檔案保護技術(shù)研究論文為數(shù)不多。
第二階段：從1997年至2002年。電子檔案保護技術(shù)研究在經(jīng)過90年代中的低谷期后，步入了平穩(wěn)發(fā)展階段。圖1表明，自1997年始，相關(guān)核心期刊刊載的電子檔案保護技術(shù)論文持續(xù)增多，在這一階段，年均3.5篇。這表明，1997年后的電子檔案保護技術(shù)研究已明顯超過90年代中的研究力度，呈現(xiàn)出一種平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢。
第三階段：從2003年初到2013年底，電子檔案保護技術(shù)研究在第二階段的研究水平的基礎上發(fā)展。電子檔案保護技術(shù)研究出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展態(tài)勢，并在2012年形成了一個高峰。圖1的曲線表明，從2003年到2013年底，電子檔案保護技術(shù)研究論文一直持續(xù)穩(wěn)定地增長，在近幾年達到了頂峰。統(tǒng)計表明，從2003年到2013年，年均7.8篇，比前一階段年均增加論文4.3篇，是電子檔案保護技術(shù)研究的繁榮時期，近幾年電子檔案保護技術(shù)學研究達到了。
2.核心作者分析
從本文統(tǒng)計的108篇論文的作者組成來看，在近20年的發(fā)展過程中，我國電子檔案保護技術(shù)研究逐漸形成了一支由大學教師、檔案局檔案保護工作者、研究所檔案科研人員等組成的研究力量。幾十年以來，電子檔案保護技術(shù)研究之所以碩果累累，與他們的辛勤耕耘密不可分。在這個不斷壯大的研究隊伍中，以遼寧大學和福建師范大學為代表的學術(shù)骨干是這個隊伍的核心，組成了電子檔案保護技術(shù)研究的核心作者群。統(tǒng)計表明，核心作者人均發(fā)表在核心期刊上論文數(shù)為2.7篇，最高達6篇。
3.來源期刊分析
由統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析可知：
第一，在20種中國知網(wǎng)核心期刊中，總體看來，只有《北京檔案》和《檔案學通訊》兩種期刊20年中刊載電子檔案保護技術(shù)論文數(shù)量基本穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)“0”發(fā)文現(xiàn)象。這表明，電子檔案保護技術(shù)研究尚未趨于常態(tài)化、理性化，也從側(cè)面反映出電子檔案保護技術(shù)研究隊伍的不穩(wěn)定性。
第二，《蘭臺世界》、《檔案學通訊》、《檔案管理》與《檔案學研究》4種期刊刊載電子檔案保護技術(shù)研究論文數(shù)量居多，這些期刊學術(shù)研究性和理論性較強，對電子檔案保護技術(shù)較為關(guān)注。
第三，從年度論文數(shù)量分布來看，《檔案與建設》、《蘭臺世界》、《農(nóng)機化研究》、《山西財經(jīng)大學學報》、《山西檔案》、《浙江檔案》、《中國檔案》自1998年以后發(fā)表數(shù)量逐漸增加，可能與這些期刊對電子檔案保護類論文的重視不無關(guān)系。
第四，《檔案學通訊》、《檔案學研究》、《計算機工程與設計》、《水利水電技術(shù)》、《思想戰(zhàn)線》、《四川檔案》、《現(xiàn)代圖書情報技術(shù)》、《中國市場》8種期刊近二十年在電子檔案保護技術(shù)發(fā)文量上均穩(wěn)中有減。分析其原因，由于經(jīng)過幾十年的研究探索，傳統(tǒng)的檔案保護技術(shù)研究已經(jīng)較為成熟，而數(shù)字環(huán)境下電子文件的保護研究工作對于保護技術(shù)學者來說還是個巨大挑戰(zhàn)，處于潛心研究階段，因此公開數(shù)量暫時略有減少[2]。
4.論文內(nèi)容分析
依據(jù)搜索到的1994-2013年期間電子檔案保護技術(shù)研究所包含內(nèi)容范圍，及現(xiàn)有電子檔案保護技術(shù)學科結(jié)構(gòu)，我們把108篇論文分為九大類，按年度進行相關(guān)統(tǒng)計。
從研究內(nèi)容來看，在1994-2013年期間，電子檔案保護技術(shù)研究的內(nèi)容十分豐富，研究領(lǐng)域在不斷拓展，不僅涉及到前人的研究、信息的安全保護措施相關(guān)內(nèi)容，而且還更多關(guān)注了檔案保護技術(shù)發(fā)展、電子文件的安全、長期存儲、電子文件的載體、電子文件與紙質(zhì)檔案保護的比較、數(shù)字化技術(shù)保護等問題。但是，電子檔案保護技術(shù)的研究在不同時期所體現(xiàn)出的側(cè)重點有所差別，例如在2009-2013年，雖然論文發(fā)文總量有所增多，但是在電子檔案長期存儲方面，發(fā)文數(shù)量卻減少，這體現(xiàn)出電子檔案保護技術(shù)研究內(nèi)容理論與實踐的緊密結(jié)合，也從側(cè)面折射出電子檔案保護技術(shù)學是一門與社會實踐相伴互動的學科[3]。
從研究類別來看，電子文件保護的綜述、信息的安全保護措施、電子文件的安全和檔案保護技術(shù)發(fā)展等方面的研究是1994-2013年期間關(guān)注較多的內(nèi)容。例如，電子文件保護的綜述方面36篇，占到總1994-2013年期間總發(fā)文量的近33.3%，檔案保護技術(shù)發(fā)展方面19篇，占1994-2013年期間總發(fā)文量的17.6%。
從研究熱點看，信息的安全保護措施、電子文件的安全成為近年來檔案保護技術(shù)研究的熱點。之所以成為熱點，是因為隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們在工作、學習和生活中更多地使用和保存電子文件，電子文件、電子檔案也成為檔案保護技術(shù)的重要對象，但鑒于電子文件的安全性不足和法律地位尚待明確，電子文件的安全性保護必然成為檔案保護技術(shù)研究和電子文件研究人員共同關(guān)注的熱點。
三、總結(jié)與思考
盡管我國的電子檔案保護技術(shù)研究在20世紀90年代至今發(fā)展的頭二十年內(nèi)碩果累累，但是仔細分析卻也仍然存在諸多這樣或那樣的問題，比如說對國外電子檔案保護技術(shù)理論和技術(shù)的吸收不多、與國際電子檔案保護界接軌緩慢、重復性研究成果較多、科學研究成果真正應用于實踐的較少、專業(yè)分工程度不高、電子檔案保護理論研究基礎薄弱、研究深度不夠等等。這是不可忽視的，需要進一步加強研究。可以說，這些問題解決的程度直接關(guān)系到21世紀今后的電子檔案保護技術(shù)研究的方向和發(fā)展的水平。在上述論文統(tǒng)計分析的基礎上，我們提出以下未來電子檔案保護技術(shù)研究發(fā)展的幾個方向，旨在分享、交流，共同促進電子檔案保護技術(shù)研究的向前發(fā)展。
第一，深化現(xiàn)有研究。電子檔案保護技術(shù)研究是一個深化、持續(xù)的過程。在未來，電子檔案保護技術(shù)研究應在現(xiàn)有研究基礎上，不斷深化和拓展研究領(lǐng)域。如在電子檔案制成材料耐久性上方面不斷創(chuàng)新、研制更加有利于延長電子檔案壽命的材料，針對材料性質(zhì)采取更加科學有效的防治措施；在電子檔案保護技術(shù)管理研究方面，更加突出非技術(shù)因素的作用。
第二，數(shù)字檔案及電子文件（電子檔案）備份中心建設。檔案數(shù)字化及數(shù)字檔案的網(wǎng)絡化應用已經(jīng)成為網(wǎng)絡時代服務的新模式，也是保護珍貴檔案原件的根本措施，包括數(shù)字信息檔案內(nèi)容的真實可靠性保護、數(shù)字信息檔案長期可存取性保護和數(shù)字信息檔案載體保護三個方面。
關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：井史 ；數(shù)字化 ；應用
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：
1.前言
隨著油田開發(fā)不斷深入，生產(chǎn)管理信息化進程也不斷的深入和完善，目前有大量非結(jié)構(gòu)化歷史檔案資料尚未電子化。通過對井史紙質(zhì)資料電子化，以及井基礎數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、管柱數(shù)據(jù)、抽油桿數(shù)據(jù)、壓裂成果數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化整理來為專業(yè)應用提供數(shù)據(jù)。研究人員可以基于專業(yè)數(shù)據(jù)查詢平臺（ArchBank系統(tǒng)）進行數(shù)據(jù)綜合分析，為研究人員的專業(yè)應用提供可量化的數(shù)據(jù)支持，同時為各級領(lǐng)導和相關(guān)部門提供可量化的決策依據(jù)。開創(chuàng)油田技術(shù)檔案數(shù)字化應用先河。
2.井史資料電子化的實現(xiàn)內(nèi)容
2.1井史資料電子化
對83556口開發(fā)井在1960年至2000年產(chǎn)生的紙質(zhì)資料和約2000口勘探井的紙質(zhì)資料折合A4幅面約146萬頁（折算比例為：A4:A3 =1:4，A4:A0=1:20）進行掃描、編輯、集成、添加水印、編寫書簽等一系列的工作，最終形成清晰的PDF電子文檔成果，電子成果達到技術(shù)指標為：電子文檔命名遵照分公司井史資料存檔規(guī)范；井史報告掃描分辨率在200dpi以上，附圖掃描分辨率在300dpi以上；圖像處理端正、清晰、無明顯雜點，圖片大小一致；標簽依據(jù)原始資料添加。
2.2部分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化
依據(jù)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，通過對數(shù)據(jù)源分析、錄入、自校、校對、審核、入庫六個環(huán)節(jié)把1990-2000年約9.3萬條井史數(shù)據(jù)從井史報告中采錄、校對、審核、建庫，成果數(shù)據(jù)達到的技術(shù)指標為：實現(xiàn)與用戶在用數(shù)據(jù)庫對接，數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵字準確率100％。
3.井史資料電子化實現(xiàn)方法
3.1井史資料電子化工作流程
整理流程一般包括借閱、整理、分發(fā)、掃描、轉(zhuǎn)換、校對/檢查、審核、驗收、入庫、歸還等環(huán)節(jié)，其中，不同類型的資料及存儲介質(zhì)在掃描、轉(zhuǎn)換、校對/檢查兩個環(huán)節(jié)上是不同的。下圖是資料整理的工作流程。
圖1 資料整理工作流程
3.1.1掃描
按照《紙質(zhì)檔案數(shù)字化技術(shù)規(guī)范》(DA/T31-2005)要求，一般資料采用200dpi灰度方式掃描即可，針對含有很多非常小的文本或腳標(小六號或更小)根據(jù)實際情況調(diào)高分辨率，以保障資料的清晰度。由于文件長度按分辨率的平方大幅度增長的，所以需要有針對性的選擇。
對于絕大多數(shù)的圖件（如A0圖），要求最低300dpi分辨率，對于部分圖件需要提高分辨率到400dpi左右，但針對圖幅過寬、過長等特殊圖件，由于掃描生成文件過大，導致無法正常瀏覽，只能在保證圖元正確顯示的基礎上，適當降低像素值。所有掃描成果要求保證1∶1打印效果清晰。
3.1.2圖片編輯
采取相應技術(shù)措施確保圖像質(zhì)量。主要工作包括圖文糾編、去黑邊、去噪聲、任意旋轉(zhuǎn)、影像增強等。編輯處理的圖片效果用以下幾個圖片來對比展示。
圖2資料拼接效果圖對比圖
3.1.3圖片校對
數(shù)據(jù)資源建設項目的成敗取決與成品質(zhì)量，為了確保成品質(zhì)量，項目采用多年積累的三級質(zhì)量控制措施進行質(zhì)量控制，分別是錄入階段錄入自校，通過后由獨立的校對人員進行校對，最后再由專業(yè)人員審核。
圖片校對重點關(guān)注以下四方面：
圖片分辨率
確認目的：確認頁面清晰度；
確認方式：利用Photoshop軟件RGB方式打開JPG文件，圖像菜單圖像大小選項讀取分辨率數(shù)據(jù)；
確認指標：頁面分辨率不小于200dpi或比對不低于原文件的清晰度視為該項指標合格。
檔案資料還原程度
確認目的：掃描形成的電子文件的清晰度應最大限度地接近（等同于）原件，掃描內(nèi)容要完整。凡原件中可識別的內(nèi)容（污跡除外），在PDF文件的打印結(jié)果和屏幕顯示結(jié)果中應亦可識別；
確認方式：進行1∶1打印后與原件進行對比；
確認指標：符合檔案的原貌視為該項指標合格。
圖像內(nèi)容整潔
確認目的：保證圖像的美觀與整潔度；
確認方式：用ACDSee看圖軟件將圖片放大至150%，上下移動檢查是否有黑邊、污跡、折痕等無信息價值的圖元存在；
確認指標：頁面整潔，背景色適中，并無黑邊、污跡、折痕等無信息價值的圖元存在視為該項指標合格。
頁面糾偏
確認目的：資料頁面端正；
確認方式：使用Photoshop軟件RGB方式打開確認文件，視圖菜單水平和垂直參考線，與文件內(nèi)容比較；
確認指標：頁面的糾偏傾斜度不超過±0.5度視為該項指標合格。
漏頁、多頁或重頁
確認目的：確認PDF文件的完整性；
確認方式：與原文件逐頁對照；
確認指標：無漏頁、多頁或重頁的現(xiàn)象視為該項指標合格。
3.1.4書簽著錄
參照有關(guān)標準，并結(jié)合原文目錄結(jié)構(gòu)及實際章節(jié)結(jié)構(gòu)，采用人工方式進行書簽著錄，即提取目錄建立索引，使生成的PDF文件形成一本瀏覽方便的電子書。
3.1.5添加水印
為了保護資料的所有權(quán)，在生成PDF文件的同時，增加分公司標志的靜態(tài)水印標記。參數(shù)如下：
• 外觀旋轉(zhuǎn)：45°
• 不透明度：11%
• 水印文件相對于目標頁面比例：100%
• 位置：在頁面中心
• 顯示要求：打印時顯示，瀏覽時不顯示
3.1.6專家審核
專家審核是內(nèi)部三級質(zhì)量控制中的最后一個環(huán)節(jié)。審核采用抽查的方式，比例不小于百分之三十。最終成果對照紙質(zhì)檔案資料逐頁審核，檢查有無漏頁、多頁或重頁現(xiàn)象。頁面分辨率不小于200dpi或比對不低于原文件的清晰度。形成的電子文件的清晰度應最大限度地接近（等同于）原件，且內(nèi)容要完整。逐個檢查PDF書簽與內(nèi)容是否匹配。審核元數(shù)據(jù)內(nèi)容是否正確、規(guī)范。
經(jīng)抽檢審核不合格的資料，成批次返還相應崗位進行整改，重新按整理流程進行處理。
4.井史數(shù)字化系統(tǒng)的應用前景及價值（結(jié)論）
4.1數(shù)字井下、數(shù)字油田的需要
油田井史檔案“進機”是我們的夙愿！地質(zhì)大隊現(xiàn)存油田勘探開發(fā)井史資料近十萬口（卷、冊），這些資料是油田開發(fā)50年來幾代石油人的心血和汗水的結(jié)晶，是油田彌足珍貴的技術(shù)財富。井史檔案數(shù)字化是一個運用現(xiàn)代科技手段的數(shù)字資源系統(tǒng)工程，涉及到信息資源加工、存儲、傳輸、檢索和利用的全過程，是信息基礎建設的重要組成部分。
4.2檔案工作的需要
目前油田開發(fā)設計編制人員在編制設計時，需靠手工查詢紙張原件。 由于檔案量巨大，數(shù)據(jù)分類信息復雜，查詢檔案需花費幾個小時的時間查找、抄寫，耗時、耗力；其次檔案需長期保存，為提高存儲環(huán)境，避免可能造成文檔紙張受潮、蟲蝕以及火災等情況發(fā)生，每年投入大量的文檔保管經(jīng)費已在所難免，且因無備份而又為每年不得不有的文檔損失擔憂；由于檔案需反復查閱，不可避免的存在原件受損或遺失，給文檔的保管與利用帶來管理上的困擾。因此，為幫助油田開發(fā)分析人員進行高效的信息查詢、確保檔案資料長期安全保存，我們在將歷史檔案資料信息化方面努力做些應用嘗試。
4.3實現(xiàn)井史檔案信息化管理和網(wǎng)絡共享
井史資料電子化有利于對油田科學認識的有效積累和應用，從長遠來說，也是分公司發(fā)展的重要推動力。
參考資料：
[1] 毛軍等著，數(shù)據(jù)庫原理及應用。1997年7月 重慶大學出版社
[2] 何嘉蓀著，辦公自動化系統(tǒng)與電子檔案管理。2003年1月 浙江大學出版社
[3] 王萍著，電子檔案著錄標準及其應用。2010年1月 吉林大學出版社
【關(guān)鍵詞】Podcast Producer;iSCSI;自動轉(zhuǎn)碼;講座網(wǎng)
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097(2010)04―0103―05
一 前言
大學是人才的培養(yǎng)基地,豐富多彩的講座對于繁榮校園文化,活躍學術(shù)氣氛,鼓勵理論研究和學術(shù)創(chuàng)新等都具有良好的促進作用。由于講座的重要性,學校常常會錄制各種講座用于資料保存與共享。
學生要聽講座、學校相關(guān)部門要錄制講座,這都需要講座預告信息的及時、準確和暢通。而目前在北大獲得講座預告信息的方式主要有三種:通過查看“三角地”的講座宣傳海報和傳單;登陸bbs講座信息版塊;查看各院系最新新聞相關(guān)的講座信息。傳統(tǒng)的講座預告信息是分散的而且和其他信息混在一起不利于用戶及時有效地查詢和講座預告信息。與此同時,傳統(tǒng)的講座錄制流程也存在著很多弊端:添加講座視頻的片頭片尾,添加版權(quán)保護水印需要進行人工轉(zhuǎn)碼;講座視頻的需要人工查看其他站點或者紙質(zhì)的講座預告信息,然后找到已經(jīng)人工轉(zhuǎn)碼的相應的講座視頻到網(wǎng)站上。這些過程都是線性的,需要等到添加片頭片尾、編輯轉(zhuǎn)碼等工作完成之后才能進行工作,這樣一來就需要消耗大量的人力物力,并且出現(xiàn)錯誤的幾率也較大。所以,為了更好地促進北大講座信息的有效送達,提高講座錄像在教學科研中的利用效率,在北大信息化管理辦公室的領(lǐng)導下,北大現(xiàn)代教育技術(shù)中心承擔了“北大講座網(wǎng)”的建設和技術(shù)支持工作。
二 系統(tǒng)設計目標
讓講座預告信息的與管理及時準確地提供給廣大師生,讓講座預告信息與講座錄制、編碼和過程在支撐平臺上實現(xiàn)信息的整合,通過該系統(tǒng)可以方便地分派拍攝任務、監(jiān)控拍攝狀態(tài)、自動編碼轉(zhuǎn)碼和自動以提高整個錄制過程的效率是該系統(tǒng)的設計目標。具體說來基于Podcast Producer的講座資源支撐平臺主要解決兩個方面的問題:
1 方便師生了解講座預告信息,訪問和查詢講座資源,它為北京大學各部門提供一個統(tǒng)一的講座信息和講座資源的平臺。用戶無須注冊就能在PC、iPod和移動電話等設備上觀看、訂閱和下載講座資源。通過認證的注冊用戶還可以自主講座信息和講座資源。
2 為講座拍攝單位提供講座拍攝信息,并完成講座拍攝任務分配、拍攝狀態(tài)監(jiān)控、講座視音頻自動轉(zhuǎn)碼、添加片頭片尾和版權(quán)保護水印以及講座原始素材的自動備份管理和流媒體共享等。
三 平臺的設計與實現(xiàn)
1 Podcast Producer簡介
Podcast Producer是美國蘋果公司(Apple Inc.)提供的一個用于編碼、和分配高質(zhì)量播客的端對端的解決方案。Podcast Producer在設計上使用了Xgrid和Xsan技術(shù),能在網(wǎng)絡上的多臺Mac機和Xserver上分配編碼任務,以適用于大量的制作工作和制作高清晰度的視頻內(nèi)容。Podcast Producer將Xsan作為一個共享文件系統(tǒng),讓每個編碼系統(tǒng)能通過區(qū)塊級直接訪問文件。因為每個系統(tǒng)都能同時訪問同一個數(shù)據(jù)源,所以編碼和制作播客的時間將會大大減少。隨著用戶對播客制作要求的增加,只需簡單地添加Podcast Producer計算節(jié)點,并連接到同一個Xsan即可。此外,通過Podcast Producer,管理員還可以創(chuàng)建完全是自動化工作流程的播客制作項目。目前,最新版本Podcast Producer 2.0是Mac OS X Server version 10.6 Snow Leopard的一個組件,將現(xiàn)有系統(tǒng)升級到Mac OS X Server version 10.6 Snow Leopard就會得到Podcast Producer2.0。
2 工作流程設計
(1)搜集和講座信息
信息來源:A、講座網(wǎng)派專人搜集并講座預告信息。B、各院系信息管理員主動講座預告信息。
信息內(nèi)容:信息內(nèi)容主要包括:*講座標題、副標題、*主講人、講座人簡介、講座簡介、聯(lián)系方式、*講座地點、*講座時間、*所屬部門(加星號的為必填項)。
信息查詢:按照院系分類、提供全文搜索、按日期快速定位查詢等。
(2)講座視頻拍攝
派單:根據(jù)已的講座預告信息,通過支撐平臺的派單系統(tǒng)下發(fā)講座拍攝任務單給拍攝人員。
拍攝:拍攝人員持講座拍攝單去現(xiàn)場拍攝。
回執(zhí):拍攝完成后登陸系統(tǒng)提交拍攝回執(zhí),回執(zhí)信息包括拍攝狀態(tài),主講人授權(quán)情況等。
(3)將拍攝的原始視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為MPEG-2格式
拍攝完之后,把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MPEG-2格式,主要參數(shù)如表1所示。
(4)講座視頻
人員:圖書館、現(xiàn)代教育技術(shù)中心、經(jīng)過認證的各院系信息員。
平臺:由現(xiàn)代教育技術(shù)中心搭建的基于蘋果系統(tǒng)的Podcast Producer的web平臺。
人員將轉(zhuǎn)換的MPEG-2格式的視頻文件提交給web平臺,并導入講座信息數(shù)據(jù)(講座標題、主講人、簡介、所屬院系等),由事先編制在蘋果系統(tǒng)里面的工作流將員提交的MEPG-2視頻數(shù)據(jù)和資源信息提交到素材資源系統(tǒng)進行備份,同時將提交的MPEG-2視頻數(shù)據(jù)按照定制的格式(目前暫定為MPEG-4)進行視頻壓縮編碼、自動添加片頭片尾和版權(quán)保護水印,最后自動提交到講座資源系統(tǒng)到講座網(wǎng),提供講座的視頻點播與查詢服務。
3 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計
該系統(tǒng)依托現(xiàn)有校園網(wǎng)架構(gòu),以CERNET為應用擴展,分布結(jié)構(gòu)如圖2所示。
服務器采用蘋果公司的Xserver機架式服務器,具體配置為一顆四核Xeon CPU (每個CPU 主頻為3.0GHZ),內(nèi)存為6GB,硬盤為2×146GB,雙千兆以太網(wǎng)卡,QLogic 4GB光纖通道卡(用于連接SAN存儲系統(tǒng)),集成RAID 1,雙電源冗余。根據(jù)需求不同分別建立兩套存儲系統(tǒng),對于MPEG-4資源采用基于光纖通道的SAN存儲系統(tǒng),并且通過XSAN系統(tǒng)使多臺服務器可以共享讀寫訪問以滿足高速、高并發(fā)量的訪問需求,Podcast Producer將Xsan作為一個共享文件系統(tǒng),讓每個編碼系統(tǒng)能通過區(qū)塊級直接訪問文件。因為每個系統(tǒng)都能同時訪問同一個數(shù)據(jù)源,所以編碼和制作播客的時間將會大大減少。隨著對編碼、轉(zhuǎn)碼要求的增加,只需簡單地添加 Podcast Producer 服務器,并連接到同一個Xsan即可。對于要求高質(zhì)量視頻信息作為素材保存的MPEG-2采用iSCSI存儲解決方案,該方案在得到大容量存儲空間的同時由于采用基于以太網(wǎng)傳輸?shù)膇SCSI技術(shù),該資源庫可以很方便地與其它媒體資源管理系統(tǒng)共享資源。為了提高系統(tǒng)安全,將數(shù)據(jù)庫服務器、編碼服務器放置在以太網(wǎng)LAN后,后端網(wǎng)絡不直接與外網(wǎng)相連,編碼時只需通過web服務器提交編碼需求,該服務器通過xgrid控制器分派工作流任務給編碼服務器集群,同時通過文件系統(tǒng)將需要編碼的原始文件提交給編碼服務器。編輯完成后,編碼服務器將原始的MPEG-2素材文件通過以太網(wǎng)LAN備份到iSCSI存儲,同時將編輯好的MPEG-4文件通過光纖網(wǎng)絡寫入到XSAN存儲,并提交該視頻文件的相關(guān)元數(shù)據(jù)和鏈接地址給數(shù)據(jù)庫服務器,以便于web服務器和流媒體服務器講座信息和講座視頻。軟件環(huán)境方面,操作系統(tǒng)采用Mac OS X Server version 10.6 Snow Leopard,iSCSI服務器采用由rPath Linux驅(qū)動的Openfiler搭建,Web服務器采用Apache 2.2.11,數(shù)據(jù)服務器采用MySQL 5.0.24。
4 模塊設計
該系統(tǒng)主要分為三大模塊:普通用戶瀏覽模塊、講座模塊和后臺管理模塊,如圖3所示。
(1)普通用戶瀏覽模塊――該模塊主要提供普通用戶查看講座預告信息,訂閱、下載和觀看講座視頻。講座預告和講座視頻按院系劃分并支持關(guān)鍵字全文搜索,用戶可以很方便地找到自己需要的內(nèi)容,點擊講座網(wǎng)首頁日歷中的日期,可以得到當天講座預告,同時用戶可以通過RSS訂閱講座視頻。
(2)講座模塊――該模塊主要提供電教中心、圖書館和院系信息員講座預告信息,同時該模塊還為拍攝單位的拍攝任務下發(fā)、拍攝回執(zhí)、監(jiān)控拍攝狀態(tài)和授權(quán)情況、自動編碼、轉(zhuǎn)碼,講座視頻并根據(jù)回執(zhí)狀態(tài)自動到合適的區(qū)域、設置訪問范圍限制等。另外本系統(tǒng)已經(jīng)完成于北京大學IAAA(統(tǒng)一安全認證系統(tǒng))的對接,對于沒有注冊的在校學生和教職工可以通過校園卡統(tǒng)一賬號登陸講座預告信息(需要管理員審核)。該模塊包括:幻燈片管理、預告管理、講座視頻管理、派單管理,用戶管理和個人信息管理幾個子模塊,結(jié)構(gòu)如圖5所示。
(a)幻燈片管理子模塊――提供用戶與管理首頁海報幻燈片,幻燈片管理采用隊列技術(shù),將幻燈片分為等待隊列、正在展示和已經(jīng)下架三個隊列,登陸用戶根據(jù)權(quán)限不同可分為無權(quán)限、申請權(quán)限和管理權(quán)限三種。
(b)預告管理子模塊――提供用戶與管理講座預告信息,審核IAAA用戶的講座預告信息申請。登陸用戶根據(jù)自身所屬單位與用戶權(quán)限信息分為無權(quán)限、院系內(nèi)、跨院系、管理本單位和管理權(quán)限五種。
(c)講座視頻管理子模塊――提供用戶與管理講座視頻。視頻功能后端與podcast producer 工作流相連,它將用戶提交的相關(guān)信息傳遞給用戶選選的工作流,工作流按照預定編碼方案進行編碼、轉(zhuǎn)碼、添加片頭片尾,添加版權(quán)保護水印等工作,編碼完成后將視頻的相關(guān)信息和視頻鏈接地址返回給數(shù)據(jù)庫,通過該子模塊的講座視頻管理功能可以管理講座視頻的相關(guān)信息和控制講座點播的授權(quán)范圍。
(d)派單管理子模塊提供給拍攝單位下發(fā)講座拍攝任務、監(jiān)控拍攝狀態(tài)、自動匹配講座視頻功能。當講座預告信息后進入派單系統(tǒng)可以對未過期的講座預告信息進行派單并打印講座授權(quán)書,拍攝人員持拍攝單到現(xiàn)場拍攝并請主講人簽署講座授權(quán)書,拍攝完成后拍攝人員填寫回執(zhí)單并根據(jù)授權(quán)范圍講座視頻給相應的工作流。
(e)用戶管理子模塊――用來管理用戶信息和用戶模板,該功能主要提供兩種用戶模型:院系信息員和拍攝單位工作人員。可以通過自定義用戶模板方便的控制用戶在各個子模塊中的權(quán)限。
(f)個人信息管理子模塊――提供給用戶管理和修改自己的相關(guān)信息和密碼。
(3)后臺管理模塊――該模塊主要由站點參數(shù)管理、服務管理、分類管理、HTML生成、數(shù)據(jù)庫管理、安全管理幾個子模塊構(gòu)成。提供給系統(tǒng)管理員設置平臺的基本參數(shù),包括院系一級分類、二級分類、站點域名、上傳大小限制、數(shù)據(jù)表命名規(guī)則、版本號、靜態(tài)HTML生成、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化備份、安全策略等如圖6所示。
5 關(guān)鍵技術(shù)
(1)Podcast Producer Workflow與數(shù)據(jù)庫對接
通過自主開發(fā)基于Ruby on Rails的中間件實現(xiàn)工作流與數(shù)據(jù)庫的對接,用戶通過網(wǎng)頁上傳視頻文件到服務器通知調(diào)用相應的工作流,該工作流接收到用戶傳來的數(shù)據(jù)自動進行原始素材備份、編碼、轉(zhuǎn)碼、添加片頭片尾等工作,這些工作結(jié)束后工作流中調(diào)用該中間件將必要的數(shù)據(jù)信息寫入到數(shù)據(jù)庫。
(2)高性能分布式計算的調(diào)配
采用Xgrid 技術(shù)結(jié)合 Mac OS X Server 的 UNIX 基礎、零配置 Bonjour 技術(shù)與目錄服務架構(gòu)來簡化配置,同時使用管理工具可以輕松地管理 Xgrid 集群、提交工作、監(jiān)控進程以及重新找回結(jié)果。當計劃越來越復雜時,Xgrid 控制器可以隨之擴展。Xgrid 需要處理很多天的工作,因此它也需要適時處理系統(tǒng)中斷。當一個系統(tǒng)不再工作時,Xgrid 可以自動察覺,并將任務重新指派給另一系統(tǒng),由于基本的工作信息都儲存在磁盤上,所以當你需要重新啟動控制器時,網(wǎng)格可以即刻恢復工作。
(3)利用iSCSI技術(shù)實現(xiàn)桌面系統(tǒng)與計算網(wǎng)格之間共享虛擬存儲的無縫對接
iSCSI(iSCSI:Internet Small Computer System Interface)技術(shù)是一種由IBM公司研究開發(fā)的,是一個供硬件設備使用的可以在IP協(xié)議的上層運行的SCSI指令集,這種指令集合可以實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡上運行SCSI協(xié)議,使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進行路由選擇。iSCSI技術(shù)是一種新儲存技術(shù),該技術(shù)是將現(xiàn)有SCSI接口與以太網(wǎng)絡(Ethernet)技術(shù)結(jié)合,使服務器可與使用IP網(wǎng)絡的儲存裝置互相交換資料。我們通過利用由rPath Linux驅(qū)動的Openfiler搭建起iSCSI Targets服務,在mac平臺利用GlobalSAN客戶端接入,windows平臺利用Microsoft iSCSI Initiator接入。
(4)利用Xsan實現(xiàn)計算節(jié)點和客戶端的文件并行訪問
早期的并行計算采用NFS(Network File System的簡寫,即網(wǎng)絡文件系統(tǒng))來交換數(shù)據(jù),但是NFS利用以太網(wǎng)來交換數(shù)據(jù)在處理大數(shù)據(jù)量的高清視頻數(shù)據(jù)時成為整個系統(tǒng)的瓶頸,采用Xsan系統(tǒng)消除了使用較慢的Gigabit以太網(wǎng)傳輸,如高密格式HD視頻的傳統(tǒng)網(wǎng)絡文件服務器的瓶頸。通過光纖通道的4G端口連接增加數(shù)據(jù)傳輸,同時,光纖通道還可以與多路徑光纖通道一起使用獲得較大的集合吞吐量。對需要獲得最高限度應用處理能力的快速數(shù)據(jù)訪問,Xsan支持靈活的文件訪問權(quán)限,它不但支持Mac客戶端的文件訪問權(quán)限,而且與 Windows Server、Windows Vista 和 Windows XP 完全兼容。通過文件系統(tǒng)的 ACLs,任何文件項目可以分配給多用戶和工作組,包括工作組內(nèi)的工作組。每個文件項目也能被同時賦予允許和拒絕訪問權(quán)限,以及一套嚴格的管理控制權(quán)限,讀取、寫入和刪除等操作。為了增強系統(tǒng)安全性,Xsan 支持文件權(quán)限的繼承方式,當文件移動到 San 系統(tǒng)時或文件拷貝到 San 系統(tǒng)重新寫入時,Xsan 確保用戶權(quán)限同時轉(zhuǎn)移。
(5)與北京大學IAAA 統(tǒng)一安全系統(tǒng)的對接
使用SOAP協(xié)議以webservice方式實現(xiàn)系統(tǒng)對接。依據(jù)認證請求的參數(shù)格式構(gòu)造的XML字串或者XML文件實例化XmlDoc,通過soap協(xié)議向IAAA統(tǒng)一安全系統(tǒng)發(fā)送認證請求包,認證系統(tǒng)將會返回一個結(jié)構(gòu)如下圖所示的xml字串,通過提取字串的相關(guān)信息可以得到認證結(jié)果和用戶的基本信息,具體如圖7所示。
四 結(jié)束語
北京大學講座網(wǎng)已基本達到預期的設計目標,目前已經(jīng)為全校師生和社會服務,其訪問量排名已達到91262,從開通至今已擁有近十萬用戶,用戶遍及中國大部分省市以及美國歐洲等國家。(2009年12月21日 CNZZ統(tǒng)計數(shù)據(jù))。目前我們正在完善統(tǒng)計分析功能和講座視頻分類方式。如何建立訪問者模型,并通過模型分析與預測用戶所需要的和可能需要的資源類型,符合該類型的資源如何組織、以何種方式呈現(xiàn)給用戶使之達到良好的用戶體驗。“讓人們最便捷地獲取信息,找到所求”是我們努力的方向。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:JPEG圖像;隱寫算法;信息隱藏;隱寫分析
中圖分類號:TN919.81文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 06-0000-01
Design&Implement of JPEG Image Steganography and Steganalysis Algorithm
Du Mingzhi
(Information Computer science Department,Fujian University of Technology,Fuzhou350108,China)
Abstract:At the base of introducing the status quo on the technology of information hidding and JPEG image steganography and steganalysis,This paper studied and implemented the F5 steganography algorithm of JPEG image.
Keywords:JPEGImage;Steganography algorithm;Information steganography;
Steganalysis
JPEG圖像由于它的高壓縮率和高表現(xiàn)性等優(yōu)點,在Intrenet等環(huán)境中被廣泛應用,因此,用JPEG圖像為載體進行信息隱藏具有重要的應用價值。目前已經(jīng)有多種實現(xiàn)JPEG圖像隱寫的技術(shù),如Jsteg、F5、OutGuess等。然而這些方法往往會改變JPEG圖像的分塊特性及DCT系數(shù)直方圖等統(tǒng)計特性,為攻擊者提供線索。目前,根據(jù)公開發(fā)表的論文,JPEG圖像隱寫算法的安全性越來越高,隱寫檢測利用的理論和技術(shù)也越來越復雜,難度不斷增加。
一、JPEG的研究模式
JPEG有幾種模式,其中最常用的是基于DCT變換的順序型模式,又稱為基本系統(tǒng),下面專門討論這種模式。圖像不以RGB坐標表示,而是使用的顏色是YUV格式,以一個亮度分量Y、兩個色度分量U、V表示。因此,首先將RGB格式的圖像轉(zhuǎn)化為YUV格式(或叫做YIQ,YcrCb格式)。我們都知道,原始的彩色圖像,一般由紅、綠、藍三種基色的圖像組成。然而人的視覺系統(tǒng)對彩度的感覺和亮度的敏感性是不同的,在這里,首先介紹一下YUV格式。在JPEG發(fā)展過程中,實際使用的是YcrCb坐標系統(tǒng),其中Y不變,Cr=(V/1.6)+0.5,Cb=(U/2)+0.5,通過這種壓縮變換和0點轉(zhuǎn)移,色度的值就總在1和0之間變化,乘于255就剛好能用一字節(jié)(8比特)表示。
二、算法的設計與實現(xiàn)
BMP是英文Bitmap(位圖)的簡寫,它是Windows操作系統(tǒng)中的標準圖像文件格式,能夠被多種Windows應用程序所支持。這種格式使用很普遍,其結(jié)構(gòu)簡單,包含的圖像信息較豐富,但由于未經(jīng)過壓縮,通常文件量較大。研究JPEG圖像的壓縮過程發(fā)現(xiàn),在把BMP對象壓縮位JPEG圖像的中間過程中,可以通過改變量化后的DCT系數(shù)達到信息隱藏的目的。本文要介紹的方法也是通過少量改變量化后的DCT以達到隱寫目的。本算法實現(xiàn)JPEG圖像的信息隱藏,主要包括信息提取和信息嵌入兩個模塊。信息嵌入模塊:使用隱寫算法,把秘密信息隱藏在JPEG圖像中。信息提取模塊:根據(jù)提取算法,從帶秘密信息的JPEG圖像中提取秘密信息。
(一)混亂算法:如果把秘密信息順次地嵌入到DCT序數(shù)上,那么秘密信息將會集中于圖像的某一部分,從而導致圖像質(zhì)量不均衡。為了進一步提高隱寫算法的性能,我們在隱寫算法中加入了混亂算法,通過混亂算法,可以使嵌入的秘密信息均勻的分布到整幅圖像中。
(二)矩陣編碼:矩陣編碼的目的是提高嵌入效率,使每個DCT系數(shù)的更改可以嵌入更多的秘密比特,即在2k-1個原始DCT系數(shù)中最多改變1比特達到嵌入k比特秘密信息的效果,有效減少JPEG圖像DCT系數(shù)的改變量,從而提高隱寫算法的安全性。
(三)嵌入算法:整合了混亂和矩陣編碼技術(shù)的隱寫嵌入算法如下:
1.對BMP圖像進行色彩變換、離散余弦變換(DCT),量化DCT系數(shù)。
2.根據(jù)密鑰產(chǎn)生隨機序列,用于混亂嵌入,密鑰做為隨機因子。
3.根據(jù)隨機序列嵌入秘密文件的信息DD秘密文件長度(用32位表示);
4.確定k,并計算n=2k-1。
5.實施矩陣編碼嵌入。取出欲嵌入的k個秘密比特,n個非0的DCT系數(shù),計算是否需要改動DCT系數(shù),如果不需要改變則進行下一組嵌入,如果需要改動,則根據(jù)規(guī)則改變,然后進行下一組嵌入,直到嵌入完成。
6.對改變過的DCT做哈夫曼壓縮,產(chǎn)生密寫后的圖像。
(四)提取算法:以下是帶混亂和矩陣編碼的隱寫提取算法:
1.哈夫曼解碼JPEG圖像,得到所有的DCT系數(shù)。
2.根據(jù)密鑰產(chǎn)生隨機序列,用于混亂嵌入,密鑰做為隨機因子。
3.根據(jù)提取秘密文件信息頭(32位),得到秘密文件的長度。
4.計算n和k。
5.實施矩陣解碼,提取秘密信息。取n個非0的DCT系數(shù),根據(jù)計算得到k個秘密比特,進入下一組提取,直到完成提取。
6.二進制輸出秘密信息,得到秘密文件。
三.算法的優(yōu)化設計
根據(jù)已發(fā)表的論文,簡單的JPEG圖像隱寫效率大概是12%,即秘密信息能占到壓縮完的JPEG圖像大小的12%。算法同時也保持了圖像直方圖的一般特性,原始圖像的DCT系數(shù)直方圖特性依然得到保持。但F5算法因為沒有使用值為0的DCT系數(shù),而嵌入的時候又會有新的值為0的DCT系數(shù)產(chǎn)生,所以雖然保持了直方圖特性,但壓縮后的JPEG圖像值為0的系數(shù)會比原始圖像突出。接下來的算法的優(yōu)化設計將會提出一種新方法解決這個問題。
采用F5算法隱寫,DCT系數(shù)的絕對值被減1處理,所以隱寫后的直方圖就會和原始圖像有差別,直方圖將會從兩端向中間收縮。根據(jù)柯克霍夫(Kerckhoffs)原則,隱寫算法并不是通過算法的保密來到達隱寫的安全的,而是通過密鑰來體現(xiàn)的。這要求隱寫圖像不能明顯改動原始圖像的特性,當然,只是理想的狀態(tài),沒有隱寫算法能夠達到這個安全級別,為了提高JPEG圖像隱寫的安全性,使算法不改變原始圖像的直方圖特性,我介紹一種改進的方法,并給出相應的數(shù)學證明。改進算法遵循的原則:
(一)由于視覺上對低頻分量比較敏感,因此直流系數(shù)不用于負載秘密信息。
(二)JPEG圖像中,大部分DCT系數(shù)都是0,如果在這些系數(shù)上隱寫會減少0的數(shù)量,引起分析者懷疑,所以也不在值為0的DCT系數(shù)上負載秘密信息。
(三)用正奇數(shù)和負偶數(shù)表示秘密比特1,負奇數(shù)和正偶數(shù)表示秘密比特0,當欲嵌入的比特與DCT系數(shù)代表的信息不相同時,改變DCT系數(shù)的值。
(四)算法根據(jù)Hi提供的統(tǒng)計信息按概率隨機改變DCT系數(shù)的值(絕對值增1或減1),例外情況是當DCT值為1時,要修改到-1或+2,當DCT系數(shù)值為-1時,要修改值為-2或+1。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞：橢圓印章；迭代法；印章設計
中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)31-pppp-0c
Seal Design for Special Characters and Layout System Design and Implementation
HOU Rong-xu, LIU Yong
(Department of Computer-based Teaching, Shenyang Institute of Engineering, Shenyang 110136, China)
Abstract : The authors developed seal design and typesetting system used during the iterative method, the knowledge of higher mathematics to achieve the elliptical arc seal evenly on the issue of text, use the seal of the algorithm design software, design speed, flexible operation, with high practical value.
Key words: elliptical seal; iterative method; seal design
1 概述
印章設計與排版系統(tǒng)是一個計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)，是印章制作單位承接制作印章、設計印章圖形、編排印章版面、生成印章圖像、輸出印章底片(或打印)、提交印章圖形數(shù)據(jù)的專業(yè)化印章設計與排版軟件。用戶輸入基本數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)提供的基本圖元或現(xiàn)有模板設計制作各種形式印章。
現(xiàn)在國內(nèi)很多印章排版設計軟件雖實現(xiàn)了印章編排功能，但存在許多問題：1) 印章設計與排版功能不夠靈活，無法實現(xiàn)鼠標的抓取、拖拽；設計窗口與排版頁面切換不便；2) 印章生產(chǎn)時對特別細的筆畫需要進行特別加粗處理，現(xiàn)在很多印章排版設計軟件沒有單獨的筆畫處理功能；3) 不支持蒙文、滿文等少數(shù)民族文字的排版；4)模板定義不方便，不能實現(xiàn)印章設計的自動化。
本論文重點研究Windows平臺下印章設計與排版技術(shù)，在實現(xiàn)中英文基礎上對特殊字符如滿、蒙等少數(shù)民族文字的印章排版進行了研究，實現(xiàn)印章自動設計與排版，并對蒙文進行了實踐。通過對印章基本元素的分析處理，建立動態(tài)的印章圖元庫；結(jié)合空間幾何及高等數(shù)學等知識，解決文字的弧形排列、文字筆畫加粗以及計算橢圓的切線斜率等技術(shù)難題；改進了數(shù)字化紋線加密算法和文字等距離弧形排列算法，并進一步探討相關(guān)方面的理論，從而為開拓新的算法進行理論上的研究與嘗試。
2 印章系統(tǒng)設計
2.1 印章的組成
印章從結(jié)構(gòu)上可分為印柄和印面兩部分，其中印面是由印模、印文、編碼、紋線、自由曲線等幾個部分組成，是印章系統(tǒng)編輯設計的對象。印面由下列基本元素構(gòu)成，即直線、弧線、圓、橢圓、矩形、圓角矩形、三角形、豎排字符、橫排字符、弧形字符、JPG或BMP格式徽標等。
印章治安管理信息系統(tǒng)規(guī)定了印章圖象數(shù)據(jù)格式。適用于印章治安管理信息系統(tǒng)之間以及與公安機關(guān)其它信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。在印章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，定義了輔助識別特征、印文、印章前景、印章背景等信息，定義如下：
1) 輔助識別特征(identify feature aid)：系指分布在印章章面上的若干細線。
2) 印文(seal_print) ：系指印章在紙上或期貨材料上蓋出的印痕。
3) 印章前景(seal foreground)：系指印章章面上可蓋出印文的部分。
4) 印章背景(seal background)：系指印章章面上不可蓋出印文的部分。
印章圖象采用分辨率為400dpi的位圖格式。印章圖象數(shù)據(jù)以二維數(shù)組形式存貯，順序是從左至右，從上至下。數(shù)組中每一項代表一個圖象象素，每個象素包含于一個無符號字節(jié)中，字節(jié)的取指范圍為0到4，數(shù)值含義如表1所示。
表1印章圖象數(shù)據(jù)的數(shù)值含義
壓縮采用統(tǒng)一的二維游程編碼壓縮方法。恢復是壓縮方法的逆過程，即對二維游程編碼壓縮的數(shù)據(jù)進行恢復。
2.2 關(guān)鍵問題
系統(tǒng)實際開發(fā)中重點解決如下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題：
1) 蒙文印章的編排，包括蒙文的弧形、水平、垂直及自由角度的編排以及蒙文與漢字的混合排列問題。
2) 弧形文字(蒙文/漢字)，將文字等距離的分布在橢圓形的弧線上，分布時要求相鄰兩個字的字心距離相等，且文字方向為中心點的法線方向。
3) 生成防偽紋線，系統(tǒng)采用的是在印章的邊框上隨機生成加密紋線，且紋線的方向是橢圓的法線方向。
4) 設計后的印章滿足公安部的印章文件格式標準，并生成400DPI或更高質(zhì)量的圖像，印章圖像數(shù)據(jù)以二維數(shù)組形式存貯，從左至右，從上至下。
5) 采用二維游程編碼的壓縮方法將印章圖像文件進行壓縮，壓縮后將印章圖像數(shù)據(jù)流文件存儲到數(shù)據(jù)庫中。
2.3 印章設計
根據(jù)印章的特征，將印章看作是有若干個邊框、文字、圖符、自由曲線等對象組合而成。當選中某個對象時，該對象即成為焦點對象，采用“智能化的面向?qū)ο蟮牟僮鞣绞健钡姆绞阶詣哟蜷_屬性板，通過在屬性板對相應對象進行調(diào)整。設計中重點考慮以下問題：
1) 印章模板化。模板化是快速提升印章設計速度的重要解決方法之一。將任意多個文字、邊框線、邊紋線、圖案、圖案防偽紋線等印章設計元素組成印章對象，將印文按照一定規(guī)則編碼排序作為模板的對外接口供系統(tǒng)調(diào)用。
2) 多重加密技術(shù)。印章防偽是印章安全的重要保障，任意兩個印章不重讀是最基本的防偽要求。印章加密包含印章編碼、輔助識別紋線、防偽加密點旋轉(zhuǎn)與位移等多種加密手段，按印章編碼、以及按照一定規(guī)則隨機生成的防偽特征，確保每枚印章特征無重復。
3) 開放式接口。豐富的對外接口，支持.BMP、.TIF.、.JPG 等流行的圖像格式導入導出，并且能輸出生成滿足《中華人民共和國印章治安管理信息系統(tǒng)標準》標準的印章文件格式(.SMP)；開放式的TrueType字體接口能隨時加入任意多的中文或西文字體。
4) 設計靈活，操作方便。為確保軟件操作靈活方便，系統(tǒng)實現(xiàn)了印章元素任意拖動，組合后整章拖動。印章設計與排版界面要有明確的標尺。具備常見的新建、保存、剪切、復制、粘貼等常規(guī)功能，以及自由的顯示比例變化、上下左右對齊等方便性操作。
3 印章系統(tǒng)的實現(xiàn)
3.1 印章設計流程圖
印章設計首先判斷是否審批和派工，然后進行模板驗證。首先輸入或載入印文，然后針對模板進行區(qū)別處理。已經(jīng)指定模板的系統(tǒng)根據(jù)模板接口自動生成目標印章；尚未指定模板的則重新選擇模板或手工設計。設計完成后發(fā)送到排版頁面進行排版，最后打印輸出。業(yè)務流程圖如圖1所示：
圖1 印章設計流程圖
3.2 文字弧形排列算法
3.2.1 文字排列要求
印文弧形排列在印章設計中廣泛存在，印文在分布區(qū)域內(nèi)要滿足如下要求：
1) 字底邊的中心點分布在同心橢圓上；
2) 兩個字的中心點距離相等；
3) 文字的方向是字心所在橢圓弧的法線方向。排列樣圖如圖2所示。
圖2 弧形文字排列樣圖
3.2.2 構(gòu)造標準橢圓
在印章設計過程中，印文的圓弧排列是重點解決的難點之一。根據(jù)印章的樣式常識，一般都是將印文均勻的分布在某段圓弧上，所以設置印文相關(guān)屬性時一般是已知印文的開始角度、截止角度、印文寬度、印文高度、中心坐標、字寬、字高、字體等屬性。根據(jù)這些信息可以構(gòu)造標準的橢圓方程，這樣就可以將怎樣確定字心坐標、怎樣確定文字方向轉(zhuǎn)化為橢圓的相關(guān)問題進行求解，即轉(zhuǎn)化成數(shù)學問題。
步驟1建立相對坐標系，以印章中心點為坐標原點建立直角坐標系：
圖3 印章相對坐標系
步驟2構(gòu)建橢圓方程：
如印文寬度為2a，印文高度2b，中心坐標在橢圓中心點的印文所對應的橢圓方程為：
3.2.3 計算字心點法線斜率
文字的朝向即字心點的法線方向，采用高等數(shù)學的求導方式進行精確計算求解，方式如下：
算法：
步驟1、假設橢圓x2/a2 + y2/b2 = 1在(x0，y0)處切線斜率為k，這里a與b是印文的分布范圍，相當于橢圓的長半軸與短半軸。建立橢圓方程：
步驟2對x進行求導：hrx07.tif
；
步驟3根據(jù)a，b求(x0，y0)點的斜率k：
步驟4最后利用法線的斜率與切線的斜率互為負倒數(shù)求法線的斜率。
(公式1)
將x0、y0、a、b等值帶入方程即可得到法線斜率。
3.2.4 文字排版算法設計
弧形文字排列，即將文字等距離的分布在橢圓形的一段弧線上，一般是按照兩個字的字底中心點間距離相等進行分布的。采用的算法為“迭代法”，即首先設定全部文字的分布區(qū)域，即先確定起始文字和截止文字的位置，然后由起始文字字心所在的兩點決定橢圓上的一條弦，首先將此弦n - 1 等分(n 為印章上弧文字的個數(shù))，并取其一等份長度作為印文字間距的初始值d，按照這個長度在指定的文字區(qū)域內(nèi)順次截取字心點。根據(jù)終點和截止文字的玄長重新計算d值。當終點和截止文字的位置在很小的誤差范圍內(nèi)時則滿足系統(tǒng)的要求，即可按照這個距離平均分布印文。但是在排列算法中，概況如下所述：
算法：
步驟1、計算文字數(shù)量n。在計算時要根據(jù)中文、歐美文字、蒙文、藏文等少數(shù)民族特點進行計算。
步驟2、計算首末兩字坐標。
截止點坐標：
開始點坐標：
步驟3計算印文字間距的初始值d。
步驟4以d為初始值分別計算文字坐標，判斷最后一個字的實際坐標與目標坐標的間距是否滿足誤差范圍。一般默認誤差為0.05mm。
步驟5如果distince不滿足誤差范圍，則將distince進行n-1等分，重新計算字間距。hrx14.tif
步驟6重復步驟4，直到滿足誤差范圍。
步驟7最后根據(jù)文字中心點輸出文字，文字方向為改點所在橢圓點的法線方向，斜率采用（公式1）計算。
圖3 蒙文印章排列樣圖
4 結(jié)束語
印章設計與排版系統(tǒng)是一個功能相對簡單、實現(xiàn)卻比較復雜的軟件項目，本文針對系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵性技術(shù)進行研究和探討，并針對若干關(guān)鍵性問題提出了自己的解決方法及實現(xiàn)策略。更新了弧形文字排版算法。針對在印章設計與排版系統(tǒng)中很多印文是弧形排列的特點，系統(tǒng)改進了通用的排列算法，利用新算法排列更精確、更迅速。準確的計算了橢圓弧的法線斜率，解決了原有的近似計算問題。 排版簡單方便。在排版中通過“啟發(fā)式”算法，很好的解決了多章的排版問題，通過自動排版與手工排版相結(jié)合，即提高了排版速度和質(zhì)量，有增加了系統(tǒng)的靈活性。
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為解決當前網(wǎng)絡教學資源多而雜、缺乏規(guī)劃、使用率低等問題，結(jié)合所在院校實際情況，提出基于CMS設計一套網(wǎng)絡教學資源管理平臺。重點論述了系統(tǒng)的整體架構(gòu)和基本功能。該系統(tǒng)采用三層體系架構(gòu)，使用技術(shù)開發(fā)。采用基于模板的信息形式以便于網(wǎng)站的維護和更新。系統(tǒng)主要有內(nèi)容管理、模板管理、系統(tǒng)管理、其他管理等功能，具有易維護性和可擴展性。
關(guān)鍵詞：
CMS；教學資源；系統(tǒng)設計；管理平臺
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其對教育的沖擊不斷擴大。為適應社會需求，各高校也不斷推出自己的數(shù)字教學資源，如精品課程、網(wǎng)絡課程等。隨著高校數(shù)字資源的不斷發(fā)展，造成系統(tǒng)缺乏整體規(guī)劃，資源多而雜，資源信息不一致，技術(shù)手段不統(tǒng)一等現(xiàn)象。如何高效地構(gòu)建高校教學資源平臺，是許多高校面臨的難題之一。筆者所在學院為更好地解決教學資源雜亂無章，利用率低等問題，著力研究基于內(nèi)容管理的高校教學資源網(wǎng)站的設計與開發(fā)。
1CMSCMS（ContentManagementSystem）即內(nèi)容管理
系統(tǒng)，是一種運用現(xiàn)在流行的ASP、JSP、PHP等服務器端腳本語言對站點進行智能管理與維護的系統(tǒng)[1]。內(nèi)容管理系統(tǒng)利用模板統(tǒng)一站點外觀風格，通過腳本語句提取顯示的內(nèi)容，從而優(yōu)化站點的管理與維護工作，降低人工管理的復雜度。一般管理員通過后臺輸入信息、上傳文件、導入數(shù)據(jù)并對信息進行簡單處理，CMS自動將內(nèi)容整理并存儲到數(shù)據(jù)文件中；系統(tǒng)通過腳本語句生成頁面供前臺用戶瀏覽。CMS的核心功能是把網(wǎng)站的內(nèi)容管理和頁面設計分開，用模板存儲頁面設計的相關(guān)內(nèi)容，而顯示內(nèi)容存儲在數(shù)據(jù)庫或獨立的數(shù)據(jù)文件中。衡量內(nèi)容管理系統(tǒng)的另一重要指標是其包容性，即對內(nèi)容格式、傳輸標準、范圍等的限制或要求。創(chuàng)建網(wǎng)站內(nèi)容要依賴于其包容性；CMS對創(chuàng)建的內(nèi)容進行再加工，以提供有用的新資源；過程中，內(nèi)容管理系統(tǒng)按照人為設定的程序，自動將內(nèi)容信息出去。
2高校教學資源網(wǎng)站解決方案
在充分調(diào)查分析兄弟院校需求的情況下，根據(jù)自身所在院校對教學網(wǎng)站的實際需求，設計了系統(tǒng)功能架構(gòu)，給出了教學資源網(wǎng)站解決方案。
2.1系統(tǒng)的功能架構(gòu)該內(nèi)容管理系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)層、業(yè)務邏輯層和表示層，如圖1所示。三層體系結(jié)構(gòu)降低了層之間的依賴程度，結(jié)構(gòu)明確，復用度高；能縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，并可大大降低后期維護的成本[2]。本內(nèi)容管理系統(tǒng)仍采用管理員（及教師用戶）后臺登陸的方式進行內(nèi)容的管理和，脫離與固定網(wǎng)站的綁定，具有可擴展性。
2.2系統(tǒng)功能模塊設計根據(jù)高校教學資源管理系統(tǒng)的自身特點，該CMS系統(tǒng)可通過四個功能模塊來實現(xiàn)，如圖2所示。⑴系統(tǒng)管理：該模塊是網(wǎng)站全局設置模塊。在系統(tǒng)設置里可以設置網(wǎng)站的服務器、根目錄、標題及系統(tǒng)參數(shù)等；在生成設置里可以設置網(wǎng)站的目標位置；在上傳設置中可以設置上傳目錄、文件類型、大小限制、水印圖片等；賬戶管理里可以添加、刪除、修改管理員賬戶及教師用戶，并設置相應權(quán)限。在此處所做設置將對整個站點起作用。⑵內(nèi)容管理：該模塊是系統(tǒng)的核心模板，主要實現(xiàn)教學資源的管理。內(nèi)容管理包括課程分類和課程管理兩部分。在課程分類中，可以自由地設置課程類型信息，如文學、理工、經(jīng)濟、哲學等，每個分類下還可以添加子分類（最大分層數(shù)可在“系統(tǒng)設置”模塊的參數(shù)設置中設置，一般不超過三層）。課程管理模塊：可以瀏覽、添加、刪除、修改、檢索、統(tǒng)計課程信息。瀏覽：顯示系統(tǒng)內(nèi)所有課程信息，包括課程名稱、類型、主講教師、更新日期、訪問量等；單擊課程名稱，跳轉(zhuǎn)到相應的頁面進行信息瀏覽。檢索：輸入需查找的課程名稱或主講人或其他指定關(guān)鍵字查找符合條件的信息列表，通過課程名稱可鏈接至課程資源模塊。資源管理模塊：對課程資源進行管理。主要管理課程簡介、主講教師介紹、課程進度、課程章節(jié)目錄、教案、課件、教學視頻、試題庫、教材、參考書、文獻資料、學術(shù)活動等內(nèi)容。如增加某課程的課件、刪除某課程的教案、修改某課程的簡介等。上傳資料時需指明資料的詳細內(nèi)容：如課程名稱、關(guān)鍵字、類別、上傳者等，系統(tǒng)生成上傳日期。⑶模板管理：主要管理模板的有關(guān)信息。創(chuàng)建及使用模板是CMS核心之一[3]；好的內(nèi)容管理系統(tǒng)應支持欄目的分級模板管理。如系統(tǒng)基本模板、課程資源模板、信息檢索系統(tǒng)模板等的添加及配置。⑷其他管理：該模塊主要實現(xiàn)對站點留言、問題、答案與評論等互動式信息進行管理，另實現(xiàn)信息搜索、信息采集等內(nèi)容進行管理。系統(tǒng)設定一般用戶可通過互動平臺提意見、建議或問題、答案，以實現(xiàn)教學的互動與反饋；管理員可以對該模塊內(nèi)容回復、修改、刪除。一般用戶亦可上傳各類文件，管理員可以根據(jù)需要，給予回復、修改、刪除。
2.3數(shù)據(jù)庫設計高校教學資源管理系統(tǒng)的核心模塊是課程資源管理。根據(jù)其模塊化分，按照面向?qū)ο蟮乃枷耄跀?shù)據(jù)庫中設計四個數(shù)據(jù)表：課程列表、課程類別表、教師表、課程資源表。如表1-表4。其他表略。
2.4系統(tǒng)地圖設計系統(tǒng)內(nèi)站點地圖的作用是為了方便用戶對當前瀏覽的網(wǎng)站頁面在站點中位置的認識和了解。后臺也能方便的使用TreeView控件，生成后臺的內(nèi)容管理樹狀結(jié)構(gòu)圖，以及使用SiteMapPath控件生成頁面在站點的邏輯位置導航[5]。系統(tǒng)前臺整體頁面功能導航如圖3所示。
3系統(tǒng)實現(xiàn)
本系統(tǒng)開發(fā)采用技術(shù)，開發(fā)平臺選擇VisualStudio2008，基于.NETFramework3.5版本，編程語言采用C#，數(shù)據(jù)庫采用SQLServer2005。在系統(tǒng)設計中涉及的主要技術(shù)有以下。⑴全站連接：數(shù)據(jù)庫的定義和連接采用全站連接方式以提高系統(tǒng)運行的效率。⑵驗證碼：對于交互式頁面，為防止被軟件惡意提交數(shù)據(jù)（如留言、問題等），在交互式頁面加入驗證碼機制。⑶KindEditor插件：KindEditor是開源的HTML可視化編輯器，可以在網(wǎng)站上獲得所見即所得編輯效果，這是目前較流行的編輯器。為方便用戶添加、編輯課程教學資源信息，優(yōu)化用戶體驗，系統(tǒng)在教學資料添加和編輯頁面中嵌入了KindEditor插件，從而實現(xiàn)類似桌面編輯軟件的可視化編輯功能，簡化頁面編輯的復雜度[4]。⑷模板引擎技術(shù)：模板技術(shù)將信息內(nèi)容和頁面表現(xiàn)進行分離，對信息內(nèi)容的管理不會影響到具體的樣式展現(xiàn)，同時對樣式的更改也不會造成信息內(nèi)容的變化[5]。
4結(jié)束語
本文針對當前高校教學資源管理現(xiàn)狀，采用三層體系結(jié)構(gòu)，設計了一個基于內(nèi)容管理系統(tǒng)的高校教學資源管理網(wǎng)站。使用當前較為成熟的軟件開發(fā)技術(shù)，建立一個比較適用高校教學資源管理的系統(tǒng)和平臺。該系統(tǒng)架構(gòu)在實現(xiàn)過程中還存在一些不足之處，需在后續(xù)系統(tǒng)建設過程中不斷完善。
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