《数字技术与应用》杂志社[精选五篇]

第一篇：《数字技术与应用》杂志社

《数字技术与应用》征稿函

学术期刊数字信息、技术教育交流平台

《数字技术与应用》杂志是天津市电子仪表信息研究所主办的数字技术类专业刊物。是一本反映数字技术、应用研究的学术期刊。国际刊号ISSN1007-9416，国内刊号CN12-1369/TN。邮发代号:6-251,本刊为月刊.本刊被《中国核心期刊（遴选）数据库》《中国学术期刊（光盘版）》《万方数据数字化期刊群》《中文科技期刊数据库》等网络媒体全文收录，国内外深有影响。

【办刊宗旨】

《数字技术与应用》是面向数字科技、高端技术教育工作者的国家级学术刊物。旨在推广数字新技术、科技新理念，为广大教育、科研工作者提供学术交流平台，推动数字科技教育事业发展，我刊愿与社会各界合作，携手共进。

【主要栏目】

信息科学、电子商务、数字教育、计算机技术、自动化技术、理论探索、应用研究。

【征稿对象】

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②论文2200—6000字符数为宜，来稿请使用word排版，并请注明作者姓名、单位、通讯地址、邮编、电子信箱、联系电话等。本刊已被《中国核心期刊（遴选）数据全文收录

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第二篇：数字化工厂技术的应用现状与发展

作为数字化与智能化制造的关键技术之一，数字化工厂是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。数字化工厂借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段，可为制造工厂的生产全过程提供全面管控的一种整体解决方案[2]。早在2000年前后，上汽、海尔、华为和成飞等制造企业均已开始着手建立自己的数字化工厂。今年来，随着国际竞争的不断加剧和我国制造业劳动力成本的不断上升，对设备效率、制造成本、产品质量等环节的要求不断提高，离散制造业中以汽车、工程机械、航空航天、造船为代表的大型企业已越来越重视数字化工厂的建设。

数字化工厂的若干关注点

根据在范围、阶段、视角上的关注点存在差异，对于数字化工厂也有不同提法，比如可视化工厂(Visual Factory)、智慧工厂(Smart Factory)、智能工厂(Intelligence Factory)、数字化制造(Digital Manufacturing)、虚拟工厂(Virtual Factory)等。各个概念在关注点上也存在不同程度的交集，如智能工厂和数字化制造的交集就是以智能装备为核心的制造工艺过程智能化，特别是对制造装备本身的智能化。而上述各种提法之间除明显的交集之外也各有侧重，比如可视化工厂侧重于数字化工厂实现前期的数据采集和透明化，而智能工厂更侧重于后阶段的数据分析与决策。

上述提法中比较典型的有3类：基于三维模型的数字化协同研制，基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂和基于制造过程管控与优化的数字化车间。从制造管理的层次和从设计到制造的过程2个维度来看

基于三维模型的数字化协同研制

在设计部分，三维CAD系统的应用已相当普及。1997年，美国机械工程师协会ASME就开始了全三维设计相关标准的研究制定工作，并于2003年颁布了“Y14.41(Digital Product Definition Data Practices)”标准，把三维模型和尺寸公差及制造要求统一在一个模型中表达。在生产部分，各类数控设备在加工精度和智能控制水平上近年来都得到飞速发展。基于三维模型的单一数据源和数控设备的广泛应用使得从设计端到制造端的一体化成为可能。

基于三维模型的数字化协同研制应用的尝试始于航空航天制造领域。由于在产品设计、材料成本、成型技术和制造精度方面具有相对更苛刻的要求，航空航天领域在加工和装配制造工艺上整体领先于其他行业，这为基于三维模型的数字化协同研制奠定了基础。

当前，世界先进的飞机制造商已逐步利用数字化技术实现了飞机的“无纸化”设计和生产，美国波音公司在波音777和洛克希德·马丁公司在F35的研制过程中，基于三维模型的数字化协同研制和虚拟制造技术，缩短了2/3的研制周期，降低研制成本50%。波音公司在研制X-32飞机时也是如此，借助于统一模型，辅助装配系统能把装配顺序和装配好的部件状态投射到正在装配部件的上方，让工人方便直观地进行装配工作，无需再细读图纸和翻阅工艺文件，使装配周期缩短50%，成本降低30%~40%。在飞机总装线上，在机身与机身还是机翼与机身都实现了高度自动化的校准和对接，波音和空客两大航空制造公司生产的波音737/787、A320/A380系列飞机无一例外地采用全数字化样机进行协调和辅助装配，如空客A380采用4台Leica激光跟踪仪可完成数字化装配。数字化产品的数据从研制工作的上游畅通地向下游传递，还有助于大幅减少飞机装配所需的标准工装和生产工装。借助于飞机的数字化模型，法国达索公司在装配小型公务机Falcon时，其传统的工装已减到零，对降低新机研制成本，缩短研制周期起到了难以估量的作用。该技术还能够大幅度提高产品的装配质量，如波音747机翼装配精度由原来的10.16mm提高到0.25mm。

在国内，中航工业第一飞机设计研究院2000年在“飞豹”飞机研制中已全面采用了数字化设计、制造和管理技术。航天科技211厂通过普及基于单一数据源的三维模型，制定了“三维到工艺”、“三维到现场”、“三维到设备”的步骤发展策略，重点解决了基于三维模型的设计工艺协同工作模式和三维设计文件的信息传递、生产现场无纸化和航天产品的加工、装配、检测等装备的数控化问题。新支线飞机ARJ21的研制100%采用三维数字化定义、数字化预装配和数字化样机。上海商飞公司利用数字化设计、分析、仿真等技术手段，实现了设计、零件制造以及装配一次成功。上述应用目前已开始推广至工程机械、造船等其他领域。

基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂

数字化模拟工厂是数字化工厂技术在制造规划层的一个独特视角。基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，采用虚拟仿真技术对制造环节从工厂规划、建设到运行等不同环节进行模拟、分析、评估、验证和优化，指导工厂的规划和现场改善。

由于仿真技术可以处理利用数学模型无法处理的复杂系统，能够准确地描述现实情况，确定影响系统行为的关键因素，因此该技术在生产系统规划、设计和验证阶段有着重要的作用。正因为如此，数字化模拟工厂在现代制造企业中得到了广泛的应用，典型应用包括：

(1)加工仿真，如加工路径规划和验证、工艺规划分析、切削余量验证等。

(2)装配仿真，如人因工程校核、装配节拍设计、空间干涉验证、装配过程运动学分析等。

(3)物流仿真，如物流效率分析、物流设施容量、生产区物流路径规划等。

(4)工厂布局仿真，如新建厂房规划、生产线规划、仓储物流设施规划和分析等。

通过基于仿真模型的“预演”，可以及早发现设计中的问题，减少建造过程中设计方案的更改。韩国三星重工利用DELMIA软件建立了完整的数字化造船系统，建立了虚拟船厂，可在虚拟环境下模拟整个造船过程。这套系统预计每年为企业减少730万美元的开支。通过模拟仿真技术能够迅速发现在持续运行的过程中出现的问题，而如果想要在现实的系统中发现这些问题，需要长期测试，花费高昂的成本。南车青岛四方机车采用虚拟仿真技术对高速列车生产环境进行了建模，并实现了建模装配仿真及物流仿真，减少了因零件返工配送不足造成的停工现象，减少了因工艺欠佳导致的装配干涉产品返工的问题。三一重工开发了OSG技术的三维工厂布局规划平台(VR Layout)，在集团内部首次应用于其宁乡产业园的工厂布局规划，缩短了工厂建设周期，并节省了因设计缺陷产生的成本，如图2所示。2011年，国内各工程设计院已逐步开始采用数字化工程设计及规划技术来辅助规划和建设新工厂，降低工程设计与规划风险。

在仿真工具方面，工厂仿真领域的相关技术基本被国外产品垄断，如达索公司的Delmia/Simulia、Siemens公司的Technomatix和PTC公司的Ployplan等。这些产品的特点在于与其同公司CAD/PLM系列产品的紧密集成。用于制造领域的仿真软件还有很多，如用于装配仿真的EM Assembly、DMU，用于公差分析的3DCS、eM-TolMate等，用于车间物流仿真的Plant Simulation、Quest、Flexsim、Witness、Automod等。目前相关产品都在向三维模型方向发展，使得这些仿真工具展现方式更加灵活，分析功能更加强大。

基于制造过程管控与优化的数字化车间

在制造企业，车间是将设计意图转化为产品的关键环节。车间制造过程的数字化涵盖了生产领域中车间、生产线、单元等不同层次上设备、过程的自动化、数字化和智能化。其发展趋势也分别体现在底层制造装备智能化、中间层的制造过程优化和顶层的制造绩效可视化3个层次。

在底层制造装备方面，数字化工厂主要解决制造能力自治的问题。设备制造商不仅持续在提升设备本身高速、高精、高可靠等性能方面不断取得进展，同时也越来越重视设备的感知、分析、决策、控制功能，比如各种自适应加工控制、智能化加工编程、自动化加工检测和实时化状态监控及自诊断/自恢复系统等技术在生产线工作中心及车间加工单元中得到普遍运用。如日本Moriseiki的最新机床产品上安装的操作系统MAPPS，该系统内置了森精机的操作编程维修软件，具有很高的开放性，具有对话式编程，三维切削模拟和维修指导画面，提供远程监控功能方便维修服务，并且可以直接进行切削仿真。制造装备的另一个趋势是把机床设备和相关辅助装置(如机械手)进行集成，共同构成柔性加工系统或柔性制造单元。也有不少厂商支持将多台数控机床连成生产线，既可一人多机操纵，又可进行网络化管理。上文提到的MAPPS系统就可以通过使用CAPS-NET网络软件建立基于以太网的网络，从而可以对作业状况和生产计划进行一元化管理。MAZAK公司在单机的智能化、网络化基础上，开发了智能生产中心(CPC)管理软件，一套软件便可管理多达250台的数控机床，使得生产的过程控制由车间级细化到每台数控机床，为客户的工厂实施数字化制造提供了前提。

在制造过程管理层次，随着精细化生产的需求越来越突出，近年来MES/MOM逐渐被制造企业所接受。MES/MOM可分为车间生产计划与管理和现场制造采集与控制两部分。车间生产计划与管理主要完成车间作业计划的编排、平衡、分派，同时涉及到相关制造资源的分配和准备。国内外已有较多提供MES/MOM解决方案的产品提供商，如艾普工华在离散制造业特别是汽车及零部件、工程机械、航空等行业，Camstar在太阳能、电子行业，宝信在钢铁行业，石化盈科在石油化工行业，西门子在制药、烟草行业等，这些产品依托自身对制造业务的深刻理解，已确立了在这些行业的领先地位。Rockwell、Wonderware和GE依托在自动化领域的优势，也已逐步向MES延伸。目前各厂商在研发高性能高可靠的系统平台和模块化产品方面投入巨大，上述平台和产品提升了快速搭建MES/MOM解决方案的能力。

现场制造数据采集的一个明显趋势是以RFID、无线传感网络等技术为核心的物联网技术的应用。物联网技术被认为是信息技术领域革命性的新技术，借其可实现对于制造过程全流程的“泛在感知”，特别能够是利用RFID无缝、不间断地获取和准确、可靠地发送实时信息流。汽车行业，比如自主品牌的江淮汽车，在2006年前后就开始应用RFID技术对生产环节的在制品进行跟踪。航空航天企业由于通常不允许在零部件上附加标识，因此通常采用以激光标刻为代表的二维码技术来实现WIP和关键零部件跟踪。在更细分的领域，RFID技术在刀具、设备管理方面也有成功应用，主流技术是利用刀柄上的预留空槽置入RFID标签，同时通过与机床刀库和对刀仪的集成对刀具使用、维护等进行全面管理。如Balluff的Fanuc miLink Tool ID系统就可以方便地连接Fanuc控制器控制的 CNC机床，自动进入CNC取得刀具跟踪信息。值得一提的是，随着基于泛在信息的智能制造系统进一步发展，装备本身的智能化水平也得到了提升，这使得MES/MOM执行管理系统不再被动地获取制造数据，而是能够主动感知用户场景的变化并进行提供实时反馈。

随着MES/MOM等软件的应用推广，制造企业已逐步获得了大量制造数据。如何充分利用这些实时和历史生产数据，通过制造绩效可视化提高对异常状况的预知、响应和判断能力，也是近期发展趋势之一。对于实时数据，主要解决的问题是对制造异常事件的敏捷响应以及对制造绩效偏离的快速修复。自动控制系统中常用的组态是一个典型的例子，但由于组态通常是桌面应用并基于连续量的，对于多客户端的分布式展示和多并发的并行数据流支持存在一定困难。目前的趋势是利用基于B/S的可定制可缩放矢量图形技术来动态刷新来自服务端的数据推送。图3是一个展现5条冲压线生产实绩的例子，所展示的生产绩效可视化功能同时支持了实时数据以及统计数据，能够辅助分析出瓶颈环节。通过向管理者推送并共享全方位的实时制造状态数据，能够有效消除信息的不对称问题，有助于对突发问题快速达成解决方案并作出快速响应。

对于历史数据，主要解决的问题是如何从中找出改善未来制造业务的依据，特别是从质量趋势、物流瓶颈、计划执行情况、设备运行历史等数据中发现可能影响未来生产过程的规律。这方面的技术基础是商业智能分析，在ERP系统中已经比较成熟，典型的代表是SAP的BO。由于MES/MOM实时性更强并且事务更频繁，需要更针对性的进行设计，目前这方面的成熟解决方案尚不多，多数仍以基于通用分析软件进行定制为主。典型的通用分析软件有Microstrategy、Information Builder、Tableau等。Gartner近年来每年都会针对支持通用业务的分析软件产品发布被称作“魔力四象限(Magic Quadrants)”的调研报告，对这些软件在集成、展现和分析方面的能力做综合评估。另一方面，目前的计算技术和存储技术对基于大数据的分析提供了强大的支撑，未来还会出现更丰富更专业的制造智能分析产品。

结论与展望

数字化工厂技术技术已在航空航天、汽车、造船以及电子等行业得到了较为广泛的应用，特别是在复杂产品制造企业取得了良好的效益，据统计，采用数字化工厂技术后，企业能够减少30%产品上市时间;减少65%的设计修改;减少40%的生产工艺规划时间;提高15%生产产能;降低13%生产费用。另一方面，本文所述的3个层次数字化是紧密相关的。毫无疑问，设计层发布的三维模型是后续仿真规划分析的基础，而车间生产状态又可以反过来驱动生产模型，作为分析工厂运作的数据源;数字化车间需要智能装备的支撑，而要想最大限度地发挥智能装备的效益，则需要数字化车间提供全局的信息和基于全局信息的决策。

在我国，面对传统产业转型升级、工业与信息化融合的战略发展要求，大力开展对于数字化车间技术系统的研究、开发与应用，有利于推动实现制造过程的自动化和智能化，并可望有效带动整体智能装备水平的提升。

第三篇：数字多媒体技术与应用专项实施报告

数字多媒体技术与应用专项实施报告

一.基本情况

近年来，在“十一五”发展规划支持下，我省数字多媒体技术领域得到了良好的应用与发展。

一方面我省的数字电视在标准制定、规划、产业布局及相关支撑等方面形成了极为良好的发展势态，初步形成了较为完善的数字电视产业体系，为数字电视的良性发展奠定了基础。目前，我省不少地方结合国民经济信息化与城市信息化及数字电视城市试验平台建设，积极探索适合我省省情的广播电视运营模式。

另一方面随着国际反恐活动的深入，以及各种安全防范工作走向正规，给我省数字视频监控产业的发展提供了一个良好的发展契机。目前我省已经初步实现了数字视频监控国产化。从而加快了安防监控业的国产设备取代进口设备的步伐，带动了我国数字监控产品研发产业链的形成，加快了全国安防监控行业产品的国产化进度，如今的杭州已经成为全国数字音视频监控产品的制造中心。

在过去的2年间，我省在数字多媒体技术方面已启动了17项重大重点科技项目，企业总筹集资金达到15040万元，省财政拨款2030万元，地方配套1015万元。其中包括以浙江三维通信股份有限公司和杭州电子科技大学联合研发的数字电视发射和同频转发设备研发和产业化等12项数字电视领域项目，和以杭州海康威视数字技术股份有限公司承担的用于IP摄像机的数字音视频专用集成电路、浙江大华技术股份有限公司承担的大华音视频全实时嵌入式网络硬盘录

像机研发等5项数字视频监控领域技术项目。目前已经取得了不同程度的进展，部分成果已产业化，取得了显著的经济效益和社会效益。在围绕数字视频信号的高效获取共性技术方面，组织浙江大立科技股份有限公司、杭州广赛电力科技有限公司等进行相关研发，目前已取得技术突破，有望广泛应用。通过近年来的专项实施，培养了一批省内优秀的数字电视制造企业和数字视频监控制造企业。

二.总体目标完成情况

通过对2006年和2007年已执行的17个项目的检查，项目研究进展情况良好，基本上达到了专项实施方案的预期效果。通过专项项目的实施，提高了我省数字多媒体技术的自主创新能力。培养了一批从事重大装备研究、设计和制造的高级人才；产生一批具有自主知识产权的新技术和新产品，巩固了我省数字音视频在国内的支撑地位。

1.技术进步目标

在产品创新方面杭州数电科技有限公司承担的GB20600-2006地面数字电视激励器的开发和产业化项目在满足我国自主标准(GB20600-2006)研制的地面数字电视激励器同时能还可支持多载波和单载波方式。随着我国该标准的实行，所有的数字电视发射机都将需要这种电视激励器，具有良好的区域带动性。

浙江星星电子科技发展有限公司承担的PC-TV集成电视研发及产业化项目和常山县亿思达电子有限公司承担的眼镜式数字电视接收系统开发项目所开发的产品在国内都尚属刚刚起步阶段，产业化前景较好，通过项目的产业化将补充数字电视产业链从而带动数字电视

产业在我省的发展。

2．成果数量指标

对2006年和2007年17个立项项目中期检查的结果统计，截至止今年9月，通过专项实施，这批项目已申请受理或已获得专利42项（其中发明专利35项）；计算机软件著作权登记25项；已投入研发经费近1亿元。这批项目在技术上有重要突破，在经济上有明显效益，在知识产权上成果丰硕。

3.项目计划进度指标

2006年、2007年立项的项目基本按计划进度实施，绝大多数项目预计可以按期完成项目计划任务指标，能按时验收。

三.专项项目工作的具体成效

1.通过项目的实施，显著提升了承担单位产品开发的技术水平和自主创新能力

①数字电视领域

数字电视作为当前迅速发展的新兴产业，是目前发达国家争夺激烈的一个技术制高点。随着我国自主知识产权的相关标准的出台和实施，正在迅速改变这一领域被国外的技术垄断的局面。杭州国芯科技有限公司的IPTV（网络电视）用户终端SOC芯片的成功研发标志着我国已全面掌握数字电视核心芯片的制造工艺。随着浙江广电科技股份有限公司的分布式数字电视综合监测系统以及浙江三维通信股份有限公司的数字电视发射和同频转发设备研发与产业化项目的顺利实施，无论从数字电视核心技术还是配套设施我省已将数字电视领域发展道路全面铺开，今后配合国家有线电视数字化改造和我国直播卫星业务的正式启动，以及国标地面传输标准和国家自主知识产权音视

频标准(AVS)的出台和实施，进一步提高我省在这一领域中的自主创新能力。通过掌握数字电视产业发展中最核心的芯片设计与关键设备开发技术及其面向数字电视运营的系统软件平台，促进我省经济强省和文化强省的建设，从而推动我省整体数字多媒体技术领域的整体提升。

②音视频监控领域

通过专项实施的2年间在数字音视频监控领域取得了辉煌的成果，全国音视频监控企业07年销售收入过亿的共有5家，其中3家都在我省，目前我省已成为全国音视频监控中心，在数字音视频编解码等关键技术领域更是全国领先，浙江大华技术股份有限公司音视频全实时嵌入式网络硬盘录像机以及浙江大立科技股份有限公司的超高分辨率网络工业摄像机关键技术研发及应用项目均为企业自主研发，技术水平保持在国际先进水平，通过项目的顺利实施在音视频监控前端摄像设备到后端存储处理设备均得到业内广泛的好评。

2.通过专项的实施，促进了产品结构调整，为产业持续发展提供了保障

在数字音视频芯片制造方面，有意识地对一些重点生产企业的主要产品进行科技扶植和培养，通过重大项目的支持，企业的创新能力得到加强，产品的技术含量有较大的提升，如国芯电子科技有限公司承担的IPTV用户终端SOC芯片，该芯片主要由双CPU核、IP解包/DVB解复用、视频解码、音频解码、视频后处理及一些通用和高级外设组成，视频解码后的数据经视频后处理模块后可以直接数字接口输出，也可以经电视编码后输出；音频解码后的数据经处理后通过各种接口输出。通过网络接口可以实现数据的回传。适合于IPTV应用的多标

准解码芯片产品，该款芯片产品是国产首款能够同时支持AVS国标和MPEG2国际标准的多标准解码芯片。可广泛应用在国标地面数字电视机顶盒中。该项目目前已申请了8项发明专利，其中6项已经授权。随着IPTV市场的逐步起动，将会迎来一个较好的上升空间，为整体IPTV领域相关产业提供持续发展的基础。

3.通过专项的实施，突破了多项关键技术，取得了明显的社会效益和经济效益

浙江大学、浙江大华技术股份有限公司、杭州浙大双元科技开发有限公司、宁波大学和宁波新然电子信息科技发展有限公司五家单位共同承担的嵌入式网络多媒体系统开发平台的研制与应用项目，提出并研制了具有自主知识产权的嵌入式网络多媒体系统开发平台，硬件仿真设计平台实现了基于DSP处理器、嵌入式处理器和典型外围设备的仿真设计模块库；音频和视频编解码器实现了基于DSP和嵌入式处理器的通用音频和视频编解码及相关算法以及面向具体产品形态的具有特定性能指标要求的音视频编解码及相关算法；嵌入式操作系统移植与改造实现了基于嵌入式Linux和WinCE操作系统的板级支持包，嵌入式Linux操作系统中断响应和实时数据传输改造；多媒体中间件软件实现了网络多媒体中间件、音视频数据存储系统中间件、人机接口中间件和Web接口系统中间件；实现了多个产品技术解决方案：嵌入式视频监控系统、数字视频服务器、无线网络可视电话、网络视频会议终端、IP机顶盒和媒体播放器。

目前该项目已在国内外期刊和杂志上发表论文22篇，申请发明专利14项，取得了辉煌的科技成果。并顺利完成了科技成果的转化，嵌入式网络多媒体开发平台的研究成果已授权给浙江省多家知名企业，如：UT斯达康，东方通信，华三（华为3COM）等，加快了相关企业产品研发进度，加速产品推向市场的进度。项目今年预计可完成新增产值4000万元，新增利润600万元，新增税收100万元的良好经济效益。

4.通过专项的实施，带动了地方政府和企业的技术研发投入 项目的实施也带动企业加大科技的投入，2006年和2007年所立项的17个项目中科技成果来源均为企业自主研发，通过专项项目实施，企业已投入研发经费近1亿元，明显增加了软硬件设备和人才队伍建设经费投入。显然，这些投入为企业持续技术创新打下了良好的条件，具有非常重要的意义。

5.推进了区域创新能力建设和产学研密切合作

通过近年来的重大科技专项的实施，密切了我省企业与大学以及科研院所的合作。“数字电视发射和同频转发设备研发和产业化” 就是浙江三维通信股份有限公司和杭州电子科技大学共同承担的合作项目，今后将在数字音视频领域继续推广和加强企业、科研院所、研发机构三方合作关系，充分发挥产学研各方优势，加速企业科技创新能力为我省数字音视频方面的发展做出更大贡献。

第四篇：《农业与技术》杂志社直接征稿

农业与技术杂志社

国家级期刊《农业与技术》杂志征稿启事

《农业与技术》杂志创刊于1980年，由中国科技期刊编辑学会、吉林省科学技术信息研究所主办，农业与技术杂志社编辑出版的国家级农业综合性刊物。本刊国内统一刊号：CN22-1159/S，国际标准刊号：ISSN 1671-962X，广告经营许可证：吉工商广字01028。复合影响因子：0.240，综合影响因子：0.122。本刊是全国优秀农业期刊、中国期刊网入网期刊、《中国学术期刊（光盘版）》全文收录期刊、中国核心期刊（遴选）数据库收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊、万方数据—数字化期刊群入网期刊、中国科技论文引文数据库期刊源、龙源期刊网收录期刊、台湾华艺CEPS中文电子期刊数据库收录期刊。

主要栏目 :

农业科学：生物技术、土壤肥料、农业气象、农史研究、生态农业、贮藏与加工、农艺科学

农业工程：农业科技、农业机械、设施农业、水利水电、工程建设、水土保持、信息与工程

林业科学：绿化建设、栽培育苗、林政管理、森林经营、病虫害防治

种植科学：蔬菜园艺、植保纵论、种业天地、农药科学、试验研究、育种栽培、土壤肥料

畜牧科学：动物科学、疾病防治、养殖与增殖、饲养管理、畜产品加工、畜牧研究

水产科学：渔业研究、水产管理、水产养殖、渔业行政、饲料与营养

园林园艺：果植栽培、品种资源、园艺研究、园林花卉、景观设计

三农论坛：新农村建设、农产经济、乡村行政、农学教育、农村教育、土地资源

交流园地：综述专题、科研管理、社会与法、文化视野、工作研究、产业论坛、经验交流

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第五篇：数字水印技术：概念、应用及现状

讲述了数字水印技术的概念、产生背景、分类、应用状况、研究动态和现实案例。

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，无论是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密级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、数字时代的密写术 — 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。嵌入数字作品中的信息必须具有以下基本特性才能称为数字水印：

1.隐蔽性：在数字作品中嵌入数字水印不会引起明显的降质，并且不易被察觉。

2.隐藏位置的安全性：水印信息隐藏于数据而非文件头中，文件格式的变换不应导致水印数据的丢失。

3.鲁棒性：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。在数字水印技术中，水印的数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾。从主观上讲，理想的水印算法应该既能隐藏大量数据，又可以抗各种信道噪声和信号变形。然而在实际中，这两个指标往往不能同时实现，不过这并不会影响数字水印技术的应用，因为实际应用一般只偏重其中的一个方面。如果是为了隐蔽通信，数据量显然是最重要的，由于通信方式极为隐蔽，遭遇敌方篡改攻击的可能性很小，因而对鲁棒性要求不高。但对保证数据安全来说，情况恰恰相反，各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险，所以鲁棒性是十分重要的，此时，隐藏数据量的要求居于次要地位。

数字水印技术的基本思想源于古代的密写术。古希腊的斯巴达人曾将军事情报刻在普通的木板上，用石蜡填平，收信的一方只要用火烤热木板，融化石蜡后，就

可以看到密信。使用最广泛的密写方法恐怕要算化学密写了，牛奶、白矾、果汁等都曾充当过密写药水的角色。可以说，人类早期使用的保密通信手段大多数属于密写而不是密码。然而，与密码技术相比，密写术始终没有发展成为一门独立的学科，究其原因，主要是因为密写术缺乏必要的理论基础。

如今，数字化技术的发展为古老的密写术注入了新的活力，也带来了新的机会。在研究数字水印的过程中，研究者大量借鉴了密写技术的思想。尤其是近年来信息隐藏技术理论框架研究的兴起，更给密写术成为一门严谨的科学带来了希望。毫无疑问，密写技术将在数字时代得以复兴。

三、数字水印的分类

数字水印技术可以从不同的角度进行划分。1．按特性划分

按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印两类。鲁棒数字水印主要用于在数字作品中标识著作权信息，如作者、作品序号等，它要求嵌入的水印能够经受各种常用的编辑处理；脆弱数字水印主要用于完整性保护，与鲁棒水印的要求相反，脆弱水印必须对信号的改动很敏感，人们根据脆弱水印的状态就可以判断数据是否被篡改过。2．按水印所附载的媒体划分

按水印所附载的媒体，我们可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等。随着数字技术的发展，会有更多种类的数字媒体出现，同时也会产生相应的水印技术。3.按检测过程划分

按水印的检测过程可以将数字水印划分为明文水印和盲水印。明文水印在检测过程中需要原始数据，而盲水印的检测只需要密钥，不需要原始数据。一般来说，明文水印的鲁棒性比较强，但其应用受到存储成本的限制。目前学术界研究的数字水印大多数是盲水印。4．按内容划分

按数字水印的内容可以将水印划分为有意义水印和无意义水印。有意义水印是指水印本身也是某个数字图像（如商标图像）或数字音频片段的编码；无意义水印则只对应于一个序列号。有意义水印的优势在于，如果由于受到攻击或其他原因致使解码后的水印破损，人们仍然可以通过视觉观察确认是否有水印。但对于无意义水印来说，如果解码后的水印序列有若干码元错误，则只能通过统计决策来确定信号中是否含有水印。

5．按用途划分

不同的应用需求造就了不同的水印技术。按水印的用途，我们可以将数字水印划分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。

票据防伪水印是一类比较特殊的水印，主要用于打印票据和电子票据的防伪。一般来说，伪币的制造者不可能对票据图像进行过多的修改，所以，诸如尺度变换等信号编辑操作是不用考虑的。但另一方面，人们必须考虑票据破损、图案模糊等情形，而且考虑到快速检测的要求，用于票据防伪的数字水印算法不能太复杂。版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。数字作品既是商品又是知识作品，这种双重性决定了版权标识水印主要强调隐蔽性和鲁棒性，而对数据量的要求相对较小。

篡改提示水印是一种脆弱水印，其目的是标识宿主信号的完整性和真实性。隐蔽标识水印的目的是将保密数据的重要标注隐藏起来，限制非法用户对保密数据的使用。

6．按水印隐藏的位置划分

按数字水印的隐藏位置，我们可以将其划分为时（空）域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。

时（空）域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信息，而频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印则分别是在DCT变换域、时/ 频变换域和小波变换域上隐藏水印。

随着数字水印技术的发展，各种水印算法层出不穷，水印的隐藏位置也不再局限于上述四种。应该说，只要构成一种信号变换，就有可能在其变换空间上隐藏水印。

四、应用前景

多媒体技术的飞速发展和Internet的普及带来了一系列政治、经济、军事和文化问题，产生了许多新的研究热点，以下几个引起普遍关注的问题构成了数字水印的研究背景。

1．数字作品的知识产权保护

数字作品（如电脑美术、扫描图像、数字音乐、视频、三维动画）的版权保护是当前的热点问题。由于数字作品的拷贝、修改非常容易，而且可以做到与原作完全相同，所以原创者不得不采用一些严重损害作品质量的办法来加上版权标志，而这种明显可见的标志很容易被篡改。

“数字水印”利用数据隐藏原理使版权标志不可见或不可听，既不损害原作品，又达到了版权保护的目的。目前，用于版权保护的数字水印技术已经进入了初步实用化阶段，IBM公司在其“数字图书馆”软件中就提供了数字水印功能，Adobe公司也在其著名的Photoshop软件中集成了Digimarc公司的数字水印插件。然而实事求是地说，目前市场上的数字水印产品在技术上还不成熟，很容易被破坏或破解，距离真正的实用还有很长的路要走。2．商务交易中的票据防伪

随着高质量图像输入输出设备的发展，特别是精度超过 1200dpi的彩色喷墨、激光打印机和高精度彩色复印机的出现，使得货币、支票以及其他票据的伪造变得更加容易。

据美国官方报道，仅在1997年截获的价值4000万美元的假钞中，用高精度彩色打印机制造的小面额假钞就占19％，这个数字是1995年的9.05 倍。目前，美国、日本以及荷兰都已开始研究用于票据防伪的数字水印技术。其中麻省理工学院媒体实验室受美国财政部委托，已经开始研究在彩色打印机、复印机输出的每幅图像中加入唯一的、不可见的数字水印，在需要时可以实时地从扫描票据中判断水印的有无，快速辨识真伪。

另一方面，在从传统商务向电子商务转化的过程中，会出现大量过度性的电子文件，如各种纸质票据的扫描图像等。即使在网络安全技术成熟以后，各种电子票据也还需要一些非密码的认证方式。数字水印技术可以为各种票据提供不可见的认证标志，从而大大增加了伪造的难度。3．声像数据的隐藏标识和篡改提示

数据的标识信息往往比数据本身更具有保密价值，如遥感图像的拍摄日期、经/纬度等。没有标识信息的数据有时甚至无法使用，但直接将这些重要信息标记在原始文件上又很危险。数字水印技术提供了一种隐藏标识的方法，标识信息在原始文件上是看不到的，只有通过特殊的阅读程序才可以读取。这种方法已经被国外一些公开的遥感图像数据库所采用。

此外，数据的篡改提示也是一项很重要的工作。现有的信号拼接和镶嵌技术可以做到“移花接木”而不为人知，因此，如何防范对图像、录音、录像数据的篡改攻击是重要的研究课题。基于数字水印的篡改提示是解决这一问题的理想技术途径，通过隐藏水印的状态可以判断声像信号是否被篡改。4．隐蔽通信及其对抗

数字水印所依赖的信息隐藏技术不仅提供了非密码的安全途径，更引发了信息战尤其是网络情报战的革命，产生了一系列新颖的作战方式，引起了许多国家的重

视。

网络情报战是信息战的重要组成部分，其核心内容是利用公用网络进行保密数据传送。迄今为止，学术界在这方面的研究思路一直未能突破“文件加密”的思维模式，然而，经过加密的文件往往是混乱无序的，容易引起攻击者的注意。网络多媒体技术的广泛应用使得利用公用网络进行保密通信有了新的思路，利用数字化声像信号相对于人的视觉、听觉冗余，可以进行各种时（空）域和变换域的信息隐藏，从而实现隐蔽通信。

五、研究动态

从公开发表的文献看，国际上在数字水印方面的研究刚开始不久，但由于有大公司的介入和美国军方及财政部的支持，该技术研究的发展速度非常快。1998年以来，《IEEE图像处理》、《IEEE会报》、《IEEE通信选题》、《IEEE 消费电子学》等许多国际重要期刊都组织了数字水印的技术专刊或专题新闻报道。----在美国，以麻省理工学院媒体实验室为代表的一批研究机构和企业已经申请了数字水印方面的专利。1998年，美国政府报告中出现了第一份有关图像数据隐藏的AD报告。目前，已支持或开展数字水印研究的机构既有政府部门，也有大学和知名企业，它们包括美国财政部、美国版权工作组、美国空军研究院、美国陆军研究实验室、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、伊利诺斯大学、明尼苏达大学、剑桥大学、瑞士洛桑联邦工学院、西班牙Vigo 大学、IBM公司Watson研究中心、微软公司剑桥研究院、朗讯公司贝尔实验室、CA公司、Sony公司、NEC研究所以及荷兰菲利浦公司等。1996年5月30日～6月1日，在英国剑桥牛顿研究所召开了第一届国际信息隐藏学术研讨会，至今已举办了三届。SPIE和IEEE的一些重要国际会议也开辟了相关的专题。

我国学术界对数字水印技术的反应也非常快，已经有相当一批有实力的科研机构投入到这一领域的研究中来。为了促进数字水印及其他信息隐藏技术的研究和应用，1999年12月，我国信息安全领域的何德全院士、周仲义院士、蔡吉人院士与有关应用研究单位联合发起召开了我国第一届信息隐藏学术研讨会。2000年1 月，由国家“863”智能机专家组和中科院自动化所模式识别国家重点实验室组织召开了数字水印学术研讨会，来自国家自然科学基金委员会、国家信息安全测评认证中心、中国科学院、北京邮电大学、国防科技大学、清华大学、北方工业大学、上海交通大学、天津大学、中国科技大学、北京大学、北京理工大学、中山大学、北京电子技术应用研究所等单位的专家学者和研究人员深入讨论了数字水印的关键技术，报告了各自的研究成果。

从这次会议反应的情况上看，我国相关学术领域的研究与世界水平相差不远，而且有自己独特的研究思路。

目前，已支持或开展数字水印研究的机构既有政府部门，也有大学和知名企业，它们包括美国财政部、美国版权工作组、美国空军研究院、美国陆军研究实验室、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、伊利诺斯大学、明尼苏达大学、剑桥大学、瑞士洛桑联邦工学院、西班牙 Vigo大学、IBM公司Watson研究中心、微软公司剑桥研究院、朗讯公司贝尔实验室、CA公司、Sony公司、NEC研究所以及荷兰菲利浦公司等。

1996年5月30日～6月1日，在英国剑桥牛顿研究所召开了第一届国际信息隐藏学术研讨会，至今已举办了三届。SPIE和IEEE的一些重要国际会议也开辟了相关的专题。

我国学术界对数字水印技术的反应也非常快，已经有相当一批有实力的科研机构投入到这一领域的研究中来。为了促进数字水印及其他信息隐藏技术的研究和应用，1999年12月，我国信息安全领域的何德全院士、周仲义院士、蔡吉人院士与有关应用研究单位联合发起召开了我国第一届信息隐藏学术研讨会。2000年1 月，由国家“863”智能机专家组和中科院自动化所模式识别国家重点实验室组织召开了数字水印学术研讨会，来自国家自然科学基金委员会、国家信息安全测评认证中心、中国科学院、北京邮电大学、国防科技大学、清华大学、北方工业大学、上海交通大学、天津大学、中国科技大学、北京大学、北京理工大学、中山大学、北京电子技术应用研究所等单位的专家学者和研究人员深入讨论了数字水印的关键技术，报告了各自的研究成果。从这次会议反应的情况上看，我国相关学术领域的研究与世界水平相差不远，而且有自己独特的研究思路。