1、信息隱藏技術及其應用，信息隱藏小時分配(36小時)，第1章，第2小時，第2章，第6小時，第3章，第6小時，第4章，第5章，第4小時，第6章，第4小時，第7章，第2小時，第8章，第2小時，第9章，第2小時，第10章，第2小時以上，34小時復習，第1章，信息隱藏技術介紹，1.1概念， 信息隱藏的分類和特征1.1.1什么是信任隱藏1.1.2信息隱藏的分類1.1.3信息隱藏的技術特征1.2信息隱藏模型1.3信息隱藏算法1.4信息隱藏技術的發(fā)展1.5信息隱藏技術的應用領域1.1信息隱藏的概念、分類和特征1.1.1什么是信息隱藏，信息隱藏是將一個有意義的信息隱藏在另一個叫做封面的信息中以獲得一個隱寫封面。

2、 如圖1.1所示，非法人員不知道其他信息是否隱藏在這個公共信息中，即使他們知道，也很難提取或移除隱藏的信息。使用的載體可以是文本、圖像、聲音和視頻。為了增加攻擊的難度，加密和信息隱藏技術也可以結合起來，即先對消息M進行加密，得到密文消息M，然后將消息M隱藏在載體c中。這樣，如果攻擊者想要獲得消息，就必須先檢測到消息的存在，并且知道如何從隱藏的載體S中提取消息M，以及如何對消息M進行解密，恢復消息M的信息隱藏分類，1.1.2。(1)載體分類包括基于文本、圖像、聲音和視頻的信息隱藏技術。(2)按密鑰分類如果使用相同的密鑰進行嵌入和提取，稱為對稱隱藏算法，否則稱為公鑰隱藏算法。(3)根據嵌入域，可分

3、為空間域(或時間域)方法和變換域方法。(4)按提取要求分類如果提取隱藏信息時不需要原始載體，稱為盲隱藏；否則，它被稱為非盲隱藏。(5)根據保護對象的不同，可分為隱寫術和水印技術。1)隱寫術的目的是在沒有任何懷疑的情況下秘密傳輸信息，因此其主要要求是不被發(fā)現和大容量。數字水印是指嵌入在數字產品中的數字信號，可以是圖像、字符、符號、數字等可以作為標記和標記的信息。其目的是版權保護、所有權證明、指紋(跟蹤和發(fā)布多個拷貝)和完整性保護。3)數據隱藏和數據嵌入：4)指紋和標簽：1.1.3信息隱藏技術特點：(1)透明性，(2)魯棒性，(3)不可檢測性，(1)安全性，(2)自恢復，(2)對稱性，(2)糾錯，

4、1.2信息隱藏模型，1.3信息隱藏算法，(1)空域LSB算法的主要優(yōu)點是可以實現高容量和良好的不可見性，但其魯棒性較差，容易被第三方發(fā)現和獲取，其可靠性會受到壓縮和壓縮等各種圖像操作的影響為了提高算法的性能，提出了多種改進方法，如利用偽隨機序列修改最小二乘；圖像的隨機順序；只有當使用密鑰時，才能獲得正確的嵌入序列。另一種常用的方法是利用像素的統(tǒng)計特性將信息嵌入到像素的亮度值中。(2)拼接算法是隨機選擇像素對(ai，bi)，然后將每個ai點的亮度值增加1，將每個bi點的亮度值減少1，使整個圖像的平均亮度保持不變。拼接方法通過適當調整參數，對JPEG壓縮、FIR濾波和圖像裁剪具有一定的抵抗能力，但

5、該方法嵌入的信息量有限。為了嵌入更多的水印信息，可以將圖像分成塊，然后嵌入每個圖像塊。(3)頻域算法。在這類算法中，大多數采用擴頻通信技術。該算法首先計算圖像的離散余弦變換，然后在離散余弦變換域(不包括DC分量)幅值最大的預系數上疊加水印，預系數通常是圖像的低頻分量。如果DCT系數的第一大分量表示為=di，i=1，并且水印是服從高斯分布的隨機實數序列=wi，i=1，則水印嵌入算法是di=di(1 awi)，其中常數a是比例因子，它控制水印添加的強度。然后用新的系數通過逆變換得到水印圖像1。它還可以通過離散傅里葉變換或離散小波變換將數字圖像的空間域數據轉換成相應的頻域系數。(5) NEC算法該算

6、法由NEC實驗室的Cox等人提出，在數字水印算法中占有重要地位。其實現方法是以密鑰為種子生成高斯分布的偽隨機序列。密鑰通常由作者的識別碼和圖像的哈希值組成。其次，對圖像進行離散余弦變換。最后，偽隨機高斯序列用于調制(疊加)除DC分量之外的圖像的1000個最大的離散余弦變換系數。該算法具有很強的魯棒性、安全性和透明性。由于密鑰的特殊性，IBM攻擊是可以防范的，該算法還提出了增強水印魯棒性和抗攻擊算法的重要原則，即水印信號應該嵌入到源數據的最重要部分，即由獨立且同分布的隨機實數序列組成，實數序列應該具有高斯分布n (0，1)的特征。(6)生理模型算法人類生理模型包括HVS(人類視覺系統(tǒng)HVS和人類

7、聽覺系統(tǒng)HAS)。該模型不僅適用于多媒體數據壓縮系統(tǒng)，也適用于數字水印系統(tǒng)。使用視覺模型的基本思想是使用從視覺模型導出的JND描述來確定圖像的每個部分中可以容忍的數字水印信號的最大強度，從而避免損害視覺質量。也就是說，視覺模型被用來確定與圖像相關的調制掩碼，然后它被用來插入水印。該方法具有良好的透明性和魯棒性。1.信息隱藏技術的發(fā)展，(1)傳統(tǒng)信息隱藏技術，(2)數字信息隱藏技術的發(fā)展，1 .信息隱藏技術的應用領域，1)數據保密性，2)數據的不可否認性，3)數字作品的版權保護，4)防偽，5)數據完整性，第2章保密技術，2.1替換系統(tǒng)和位平面工具2.1.1最低位替換2.1.2偽隨機替換2.1.3

8、圖像退化和隱藏通道2.2.4二值圖像中的信息隱藏2.2變換域技術(DCT域隱寫術)，算法2.1最低位替換的嵌入過程，對于i=1， L (c) do sici end對于I=1，l (m) do計算用于存儲第I個消息比特的指針ji S ji c吉米end，并且嵌入過程包括選擇載波元素的子集j1、ji，然后對子集執(zhí)行替換操作cm，即，用mi交換ci的LSB(mi可以是1或0)。 替代系統(tǒng)也可以修改載波的多個比特，例如，在載波元素的兩個最低有效比特中隱藏兩個信息比特。在提取過程中，提取所選載波元素的最小二乘，然后對其進行排列以重構秘密信息。算法2.2最低位的提取過程，對于i=1，l(m) do計算指

9、針ji miLSB(c ji)結束用于存儲ith消息位，算法2.3隨機區(qū)間方法的嵌入過程，對于i=1，L (c)為i=1隨機生成序列k1，算法2.4隨機區(qū)間法的提取過程，隨機生成序列kink1為I=1，算法2.5使用偽隨機排列來計算索引j，VI div x ui mod x v(vhk 1(u)mod y u(uhk 2(v)mod x v(vhk 3(u)mod y jvxu，2.2.3圖像退化和隱藏通道，以及圖像這種威脅屬于信息偽裝技術，它可以用來秘密地交換圖像，我們稱之為圖像退化。圖像退化是替換系統(tǒng)中的一種特殊情況，其中圖像既是秘密信息又是載體。給定相同大小的偽裝載體和秘密圖像，發(fā)送者用

10、秘密圖像的四個最高位替換偽裝載體圖像的灰度(或顏色)值的四個最低位。接收器從隱藏圖像中提取四個最低位，以獲得秘密圖像的四個最高位。在許多情況下，物體的退化在視覺上是察覺不到的，四位足以傳輸秘密圖像的粗略近似值。封面圖像機密圖像有4個高位，4個低位，4個低位，圖像質量下降。在多級安全操作系統(tǒng)中，主體(進程、用戶)和對象(文件、數據庫等)。)被分配了特定的安全級別。查看著名的Bel-LaPadula模型。一般來說，主體只能讀取較低安全級別的對象(“不能向上讀”)，而只能寫入較高安全級別的對象(“不能向下寫”)。第一個限制的原因是顯而易見的，而第二個限制的原因是試圖阻止用戶將重要信息提供給安全性較低

11、的主題。信息降級是指通過將機密信息嵌入到安全級別較低的對象中，機密信息不再是機密信息(因此稱為信息降級)，從而違反了“不可寫”的原則。隱藏信道，利用計算機系統(tǒng)中未使用和保留的空間，利用計算機系統(tǒng)中的隱藏信道，利用密碼協(xié)議中的閾下信道，2.2.7二值圖像中的信息隱藏，趙和科赫提出了一種信息隱藏方案，利用特定圖像區(qū)域中黑色像素的個數來編碼秘密信息。二值圖像被分成矩形圖像區(qū)域Bi，P0(Bi)和P1(Bi)是圖像塊Bi中黑白像素的百分比?；痉椒ㄊ牵喝绻麎KP1 (bi)為50%，則嵌入1，如果P0 (bi)為50%，則嵌入0。為了提高整個系統(tǒng)對傳輸錯誤和圖像修改的魯棒性，我們必須調整嵌入過程。如果某

12、些像素在傳輸過程中發(fā)生顏色變化，如(畢)從50.6%下降到49.5%，就會發(fā)生這種情況，從而破壞嵌入的信息。因此，應該引入兩個閾值R150%和R050%，一個穩(wěn)健的參數是在傳輸過程中可以改變顏色的像素的百分比。發(fā)送方在嵌入過程中確保P1(雙)R、R或P0(雙)R、R。如果必須修改太多像素才能達到目標，請將此塊標記為無效，即修改(Bi)以滿足以下兩個條件之一：對于i=1，l(M) do永遠隨機選擇一個圖像塊Bj /*檢查Bj是否有效*/然后將圖像塊Bj標記為不可用，即修改圖像塊以便：算法2.6(趙和科赫算法)在二進制圖像中的數據嵌入過程，或者繼續(xù)endif break enddo/*在Bj中嵌入

13、秘密消息位*/if=1然后修改Bj以使否則修改Bj以使結束if結束，算法2.7(趙和科赫算法)數據提取過程，對于i=1，e (M) do永遠隨機選擇一個圖像塊Bj If并繼續(xù)中斷結束do如果P1 (bj) 50%則m1 1否則m0 0 0結束如果結束，松井和田中提出了不同的嵌入方案，如果第I個秘密消息位mi為0，我們讓rl否則RL(ai，ai 1)為奇數，這意味著mi為1。例如，它可以通過以下方式完成：如果mi為0，RL(ai，ai 1)為奇數，我們將ai 1向左移動一個像素。另一方面，如果mi=1并且RL(ai，ai 1)是偶數，我們將ai 1向右移動一個像素。例如，1001a0，3，a1，

14、5，a2，4，a3，2，a4，1a0，3，a1，6，a2，4，a3，31001，2.2變換域技術(DCT域)，二維DCT變換(實驗P73)，M*N矩陣a。我們將描述一個使用數字圖像作為載體的系統(tǒng)。在編碼過程中，發(fā)送方將載體圖像分成88個像素塊，每個塊只對一個秘密信息比特進行精確編碼。在嵌入過程開始時，首先，隨機選擇一個圖像塊bi，并將其用于編碼第I個消息位。假設Bi=Dbi是經過離散余弦變換后的圖像塊。在通信開始之前，發(fā)送方和接收方必須就嵌入過程中使用的兩個離散余弦變換系數的位置達成一致。讓我們用(u1，v1)和(u2，v2)來表示這兩個索引。這兩個系數應該對應于余弦變換的中頻，以確保信息存儲在信號的重要部分(這樣嵌入的信息就不容易由于JPEG壓縮而完全丟失)。此外，一般認為中頻離散余弦變換系數具有相似的數量級，并且我們可以假設嵌入過程不會導致載波的嚴重退化。因為構建的系統(tǒng)應該對JPEG壓縮具有魯棒性。在JPEG壓縮算法中，我們選擇量化值相同的離散余弦變換系數。根據表2.1，系數(4，1)和(3，2)，或(1，2)和(3，0)更好。編碼方法：如果塊Bi (u1，v1) Bi