资源预览内容
第1页 / 共26页
第2页 / 共26页
第3页 / 共26页
第4页 / 共26页
第5页 / 共26页
第6页 / 共26页
第7页 / 共26页
第8页 / 共26页
第9页 / 共26页
第10页 / 共26页
亲,该文档总共26页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
1/26信 息 隐 藏 技 术 与 应 用 江南大学 孙子文*2/26信息隐藏学时分配(36学时 )n第1章 2学时 第2章 6学时n第3章 6学时 第4章 4学时n第5章 4学时 第6章 4学时n第7章 2学时 第8章 2学时n第9章 2学时 第10章 2学时n以上为34学时 复习2学时Date3/26第一章 信息隐藏技术概论 n1.1信息隐藏的概念、分类及特点1.1.1什么是信隐藏1.1.2信息隐藏的分类1.1.3信息隐藏技术特点n1.2信息隐藏模型n1.3信息隐藏的算法n1.4信息隐藏技术的发展n1.5信息隐藏技术的应用领域 Date4/261.1信息隐藏的概念、分类及特点 1.1.1什么是信息隐藏n信息隐藏是把一个有意义的信息隐藏在另一个称 为载体(Cover)的信息中得到隐蔽载体(Stego Cover)S.如图1.1 所示,非法者不知道这个普通 信息中是否隐藏了其它的信息,而且即使知道也 难以提取或去除隐藏的信息。n所用的载体可以是文字、图象、声音及视频等。 为增加攻击的难度,也可以把加密与信息隐藏技 术结合起来,即先对消息M加密得到密文消息M ,再把M隐藏到载体C中。这样攻击者要想获得 消息,就首先要检测到消息的存在,并知道如何 从隐蔽的载体S中提取M及如何对M解密以恢复 消息M.Date5/26Date6/261.1.2信息隐藏的分类 p按载体类型分类:包括基于文本,图像,声音和 视频的信息隐藏技术。p按密钥分类:若嵌入和提取采用相同密钥,则称 其为对称隐藏算法,否则称为公钥隐藏算法。p按嵌入域分类:主要可分为空域(或时域)方法 及变换域方法。p按提取的要求分类:若在提取隐藏信息时不需要 利用原始载体C,则称为盲隐藏;否则称为非盲 隐藏。 Date7/26p按保护对象分类 主要可分为隐写术和水印技术。隐写术的目的是在不引起任何怀疑的情况下秘密传 送消息,因此它的主要要求是不被检测到和大容量 等。数字水印是指嵌在数字产品中的数字信号,可以是 图像,文字,符号,数字等一切可以作为标识和标 记的信息,其目的是进行版权保护、所有权证明、 指纹(追踪发布多份拷贝)和完整性保护等。 数据隐藏和数据嵌入: 指纹和标签: Date8/26Date9/261.1.3信息隐藏技术特点 p透明性:(robustness) 指不因图象文件的某种改动而 导致隐藏信息丢失的能力 。这里所谓“改动“包括传输过 程中的信道噪音、滤波操作、重采样、有损编码压缩、 D/ A或 A/ D转换等 p鲁棒性:(invisibility) 利用人类视觉系统或人类听 觉系统属性,经过一系列隐藏处理 ,使目标数据没有明 显的降质现象 ,而隐藏的数据却无法人为地看见或听见 p不可检测性:(undetectability) 指隐蔽载体与原始载 体具有一致的特性 。如具有一致的统计噪声分布等 , 以便使非法拦截者无法判断是否有隐蔽信息 。 Date10/26n安全性:(security) 指隐藏算法有较强的抗攻击 能力,即它必须能够承受一定程度的人为攻击 ,而 使隐藏信息不会被破坏。 n自恢复性:由于经过一些操作或变换后 ,可能会使 原图产生较大的破坏,如果只从留下的片段数据 , 仍能恢复隐藏信号 ,而且恢复过程不需要宿主信号 ,这就是所谓的自恢复性。 n对称性:信息的隐藏和提取过程具有对称性,包括 编码、加密方式,以减少存取难度。 n可纠错性:通常采取纠错编码方法Date11/261.2信息隐藏模型n秘密信息 (secret message):待隐藏的信息,它可以是 版权信息或秘密数据,也可以是一个序列号;n载体信息 (cover message):公开信息,如视频、音频片 段。n信息隐藏过程:一般由密钥 (Key)来控制,即通过嵌入 算法(Embedding algorithm)将秘密信息隐藏于公开信息 中,而隐蔽载体 (隐藏有秘密信息的公开信息 )则通过 信道 (Communication channel)传递,然后检测器 (Detector)利用密钥从隐蔽载体中恢复 /检测出秘密信息 。n信息隐藏技术主要由下述两部分组成 :(1)信息嵌入算法 ,它利用密钥来实现秘密信息的隐藏 。 (2 )隐蔽信息 检测 /提取算法 (检测器 ) ,它利用密钥从隐蔽载体中 检测 /恢复出秘密信息 。在密钥未知的前提下,第三者 很难从隐秘载体中得到或删除 ,甚至发现秘密信息 Date12/26n信息隐藏技术主要由下述两部分组成 p(1)信息嵌入算法 ,它利用密钥来实现秘密信息的隐藏 。p(2)隐蔽信息检测 /提取算法 (检测器 ) ,它利用密钥从 隐蔽载体中检测 /恢复出秘密信息 。在密钥未知的前提 下,第三者很难从隐秘载体中得到或删除,甚至发现 秘密信息 Date13/261.2信息隐藏模型Date14/261.3信息隐藏的算法 n空域算法:p LSB算法该类算法中典型的算法是将信息嵌入到随机选择的 图像点中最不重要的像素位 (LSB)上,这可保证嵌入 的水印是不可见的。优点:LSB算法的主要优点是可以实现高容量和较好 的不可见性,缺点:但是该算法的鲁棒性差,容易被第三方发现 和得到,遭到破坏,对图像的各种操作如压缩,剪 切等都会使算法的可靠性受到影响。Date15/26空域算法pLSB改进方法:利用伪随机序列,以随机的顺序修改图像的LSB;在使用密钥的情况下,才能得到正确的嵌入序列。是利用像素的统计特征将信息嵌入像素的亮度值中 。Date16/26空域算法p Patchwork算法随机选择对像素点 (ai,bi) ,然后将每个ai点的亮 度值加 1 ,每个bi点的亮度值减1,这样整个图像的 平均亮度保持不变。适当地调整参数,Patchwork方法对JPEG压缩、 FIR滤波以及图像裁剪有一定的抵抗力,但该方法 嵌入的信息量有限。为了嵌入更多的水印信息,可 以将图像分块,然后对每一个图像块进行嵌入操作 。 Date17/26(2) 频域算法DCT域算法扩展频谱通信 (spread spectrum communication)技术。 算法实现过程为:先计算图像的离散余弦变换 (DCT), 然后将水印叠加到DCT域中幅值最大的前系数上(不 包括直流分量),通常为图像的低频分量。若DCT系数的前个最大分量表示为= di ,i=1 , ,水印是服从高斯分布的随机实数序列 = wi ,i=1 , ,水印的嵌入算法为 di = di(1 + awi)其中常数a为尺度因子,控制水印添加的强度。然后用新的系数做反 变换得到水印图像I*。Date18/26NEC算法:由NEC实验室的Cox等人提出,该算法在数字水印算法中 占有重要地位,其实现方法是,首先以密钥为种子来产生 伪随机序列,该序列具有高斯N(0,1)分布,密钥一般由 作者的标识码和图像的哈希值组成,其次对图像做DCT 变换,最后用伪随机高斯序列来调制(叠加)该图像除直流 (DC)分量外的1000个最大的DCT系数。该算法具有较强的鲁棒性、安全性、透明性等。该算法还 提出了增强水印鲁棒性和抗攻击算法的重要原则,即水印 信号应该嵌入源数据中对人感觉最重要的部分,这种水印 信号由独立同分布随机实数序列构成,且该实数序列应该 具有高斯分布N(0,1)的特征。Date19/26p还可以将数字图象的空间域数据通过离散傅里 叶变换(DFT)或离散小波变换(DWT)转化为相 应的频域系数 Date20/26(3)生理模型算法p人的生理模型包括人类视觉系统HVS(Human Visual System)和人类听觉系统HAS。该模型不仅被多媒体数据 压缩系统利用,同样可以供数字水印系统利用。利用视 觉模型的基本思想均是利用从视觉模型导出的JND(Just Noticeable Difference,最小可觉差)描述来确定在图像的 各个部分所能容忍的数字水印信号的最大强度,从而能 避免破坏视觉质量。也就是说,利用视觉模型来确定与 图像相关的调制掩模,然后再利用其来插入水印。这一 方法同时具有好的透明性和强健性。 Date21/261.信息隐藏技术的发展n(1) 传统的信息隐藏技术Date22/26信息隐藏的历史n公元前440年出现用头发掩盖信息的方法n将信函隐藏在信使的鞋底、衣服的皱褶,妇女的头饰、 首饰中n在信函中改变字母笔画的高度,或在字母上(下)面挖 非常小的孔n17世纪的无形墨水:在特定的字母上制作非常小的斑点n19世纪的微缩胶片n化学方式实现的高级隐写术n用笔蘸淀粉水写在白纸上,喷上碘水后显示棕色字 体n艺术作品中隐写术n变形夸张的绘画作品n二次大战女钢琴家的慰问演出n藏头诗Date23/26藏头诗我闻西方大力士,为人了却凡心 。 秋来明月照蓬门,香满禅房幽径 。 屈指灵山会后, 居然紫竹成林 。 童男童女拜观音,仆仆何嫌荣顿 ?我画蓝江水悠悠,爱晚厅上枫叶愁 。 秋月溶溶照佛寺,香烟袅袅绕经楼 。Date24/26七律问缘 我常夜半询姻命, 与月为邻爱晚星。 秋槿含情风后落, 香獐有意谷间鸣。 天街雨过涤新树, 长路云收现旧亭。 地老皆缘蕃草木, 久愁比翼痛风铃。施耐庵水浒传第61回 吴用诱使卢俊义将离合诗卢花潭上有扁舟, 俊杰黄昏独自游。 义到尽头原有命, 反弓逃难必无忧。题于墙上,使卢俊义遭官 府迫害逼上梁山离合诗(Acrostic)Date25/26Date26/261.信息隐藏技术的应用领域 n1) 数据保密 n2)数据的不可抵赖性 n3)数字作品的版权保护 n4)防伪 n5)数据的完整性 Date
收藏 下载该资源
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号