信息隐藏与数字水印技术.pptx
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数字水印与隐写术PPT课件
IBM攻击 这是针对可逆、非盲（non-oblivious） 水印算法而进行的攻击。其原理为设原始 图象为I，加入水印WA的图象为IA=I+WA。 攻击者首先生成自己的水印WF，然后创建 一个伪造的原图IF=IA-WF，也即 IA=IF+WF。这就产生无法分辨与解释的 情况。防止这一攻击的有效办法就是研究 不可逆水印嵌入算法，如哈希过程。
涉及的相关理论和软件
数字图像处理的编码与压缩原理 数字图像相关的概率统计特征 数字图像的DFT、DCT、DWT变换 计算机密码学作为前处理和后处理 各种攻击算法的原理 VC++的编程环境或MATLAB软件等
数字水印与隐写术的区别
数字水印系统所隐藏的信息总是与被保护的数字对 象或它的所有者有关, 而信息隐写系统可以隐藏任何 信息 对于“健壮性”的要求不同，与隐写术相比, 水印技 术需要更好健壮性 在发送者与接收者之间的通信方式不同。隐写术通 常是点对点的, 而数字水印技术通常是一点对多点的 隐写术时信息隐藏的一个重要分支，专门研究如何 隐藏实际存在的信息隐藏信息可以与被保护信息无 任何关联水印并不总需隐藏，如可见水印，隐藏信 息与被保护信息间由密切关系
生理模型算法：利用人的生理模型的特 性，包括HVS和HAS来提高多媒体数据压 缩系统质量和效率。它们的基本思想是 利用从视觉模型导出的JND描述来确定在 图象的各个部分所能容忍的数字水印信 号的最大强度，从而避免破坏视觉质量。 这一方法同时具有好的透明性和强壮性。
数字水印攻击分析
鲁棒性攻击 它包括常见的各种信号处理操作，如图象 压缩、线性或非线性滤波、叠加噪声、图 象量化与增强、图象裁剪、几何失真、模 拟数字转换以及图象的校正等。
第三讲 数字水印及信息隐藏
鲁棒水印主要用于版权保护,易损水印和半易损水印主要用 于认证
静止图象水印 ； 视频水印 ；声音水印 ； 文档水印 ；
按水印所附载的媒体划分 :
六 典型数字水印算法
空域算法 典 型 空 域 方 法 有 最 低 有 效 位 方 法 LSB （ Least Significant Bits）、 Patchwork法和文档结构微调 方法。 LSB方法是将水印直接嵌入到原始信号表示数 据的最不重要的位置（最低有效位）中，这可保 证嵌入的水印是不可见的。该算法的鲁棒性差， 水印信息很容易被滤波、图像量化、几何变形的 操作破坏。
9
三、信息隐藏技术的内容
信息隐藏
隐蔽信道 信息隐藏
匿名
隐写术
数字水印
鲁棒水印
易损水印
版权标识
数字指纹
10
两个重要分支
共同点: 将重要的、秘密的信息嵌入到不受怀疑、公开的数 据中。
隐写术（Steganography）
通常用于秘密通信过程中;秘密的信息可以是任何信 息;一般情况下，隐写术不要求算法具有鲁棒性，也就 是当公开数据被破坏或失真之后，隐藏的信息将无法提 取出来;它着重于最大限度地隐藏和传送信息 .
5
密码学的问题
加密方法保护下的数字媒体一般不具有可 识别和理解性，因此，不利于媒体的的直 接传播和使用 加密方法有一个致命的缺点，那就是它明 确地提示攻击者哪些是重要信息，容易引 起攻击者的好奇和注意，并有被破解的可 能性 一旦加密文件经过破解后其内容就完全透 明，其保护作用也随之消失
22
五、数字水印的基本特征
数字水印有四个基本特征:不可感知,鲁棒性、安全性、
信息隐藏与数字水印技术
差分隐私的优点是能够提供强有力的 隐私保护，但缺点是可能会影响数据 分析的准确性。
03
数字水印技术原理
数字水印的嵌入方法
空域嵌入
直接修改图像的像素值来嵌入水印，通常用于可见水印。
频域嵌入
在图像的频率域中嵌入水印，通过修改图像的变换系数实现，具 有较好的鲁棒性。
量子嵌入
利用量子力学原理将水印信息以量子状态的形式隐藏在图像中， 具有极高的安全性。
02
信息隐藏技术原理
隐写术
隐写术是一种将秘密信息隐藏在普通数据中的技术。它通过改变数据的一 些属性，如像素值、音频信号幅度等，来编码秘密信息。
隐写术通常用于在不破坏原始数据的情况下传递秘密信息，接收者需要使 用特定的方法来提取隐藏的信息。
隐写术的优点是隐蔽性好，难以被察觉，但缺点是容量较小，只能传递少 量信息。
对于不同类型的数据，如音频、视频、图像等，信息隐藏和数字水 印技术的适用性和效果也有所不同，需根据实际情况选择。
根据安全性要求选择
如果对数据的安全性要求较高，可以选择信息隐藏技术；如果更关注 数据的完整性和来源认证，可以选择数字水印技术。
信息隐藏与数字水印技术的发展趋势
信息隐藏技术的进一步发 展
随着信息技术的不断进步，信息隐藏技术将 不断改进和完善，提高隐蔽性和鲁棒性。
数字水印技术的多元化应用
随着多媒体技术的普及，数字水印技术将广泛应用 于版权保护、内容认证等领域，并呈现出多元化的 发展趋势。
信息隐藏与数字水印技术 的融合
未来信息隐藏与数字水印技术将相互借鉴和 融合，形成更加高效和安全的信息保护技术 。
05
信息隐藏与数字水印技术的应用 案例
信息隐藏在数据传输中的应用案例
信息隐藏与数字水印技术的应用场景
03
数字水印技术原理
数字水印的嵌入方法
空域嵌入
直接修改图像的像素值来嵌入水印，通常用于可见水印。
频域嵌入
在图像的频率域中嵌入水印，通过修改图像的变换系数实现，具 有较好的鲁棒性。
量子嵌入
利用量子力学原理将水印信息以量子状态的形式隐藏在图像中， 具有极高的安全性。
02
信息隐藏技术原理
隐写术
隐写术是一种将秘密信息隐藏在普通数据中的技术。它通过改变数据的一 些属性，如像素值、音频信号幅度等，来编码秘密信息。
隐写术通常用于在不破坏原始数据的情况下传递秘密信息，接收者需要使 用特定的方法来提取隐藏的信息。
隐写术的优点是隐蔽性好，难以被察觉，但缺点是容量较小，只能传递少 量信息。
对于不同类型的数据，如音频、视频、图像等，信息隐藏和数字水 印技术的适用性和效果也有所不同，需根据实际情况选择。
根据安全性要求选择
如果对数据的安全性要求较高，可以选择信息隐藏技术；如果更关注 数据的完整性和来源认证，可以选择数字水印技术。
信息隐藏与数字水印技术的发展趋势
信息隐藏技术的进一步发 展
随着信息技术的不断进步，信息隐藏技术将 不断改进和完善，提高隐蔽性和鲁棒性。
数字水印技术的多元化应用
随着多媒体技术的普及，数字水印技术将广泛应用 于版权保护、内容认证等领域，并呈现出多元化的 发展趋势。
信息隐藏与数字水印技术 的融合
未来信息隐藏与数字水印技术将相互借鉴和 融合，形成更加高效和安全的信息保护技术 。
05
信息隐藏与数字水印技术的应用 案例
信息隐藏在数据传输中的应用案例
信息隐藏与数字水印技术的应用场景
第八章 数字水印技术
版权所有者、合法使用者等具体信息 伪随机序列 图标
水印嵌入算法 水印检测算法
多媒体信息技术
计算机与信息学院
27
第八章 信息隐藏与数字水印技术 数字水印加载和检测流程
用户密钥 无水印的 输入图像 数字水印 数字水印插入过程 数字水印 插入算法 有水印的 输出图像
用户密钥 有水印的 输入图像 数字水印 （ 特 定 的 ID〕 数字水印检测过程 数字水印 检测算法 判决结果 （有水印存在？〕
Illegal copy
Non-compliant recorder 15
第八章 信息隐藏与数字水印技术 数字媒体的知识产权保护问题
互联网上的数字媒体应用正在呈爆炸式的增长，越
来越多的知识产品以电子版的方式在网上传播 ；
数字信号处理和网络传输技术可以对数字媒体(数字
声音，文本，图象和视频)的原版进行无限制的任意
编辑，修改，拷贝和散布，造成数字媒体的知识产
权保护和信息安全的问题日益突出 ；
多媒体信息技术
计算机与信息学院
16
第八章 信息隐藏与数字水印技术 信息隐藏的思想 利用以
数字信号处理理论（图像信号处理、音频信号处理、
视频信号处理等）
人类感知理论（视觉理论、听觉理论） 现代通信技术 密码技术
有原宿主信息的参与。
多媒体信息技术
计算机与信息学院
32
第八章 信息隐藏与数字水印技术 盲水印
含水印图像 盲抽取算法 抽取的水印
多媒体信息技术 计算机与信息学院 33
第八章 信息隐藏与数字水印技术 非盲（明文）水印
原始图像
含水印图像
抽取的水印
多媒体信息技术
计算机与信息学院
水印嵌入算法 水印检测算法
多媒体信息技术
计算机与信息学院
27
第八章 信息隐藏与数字水印技术 数字水印加载和检测流程
用户密钥 无水印的 输入图像 数字水印 数字水印插入过程 数字水印 插入算法 有水印的 输出图像
用户密钥 有水印的 输入图像 数字水印 （ 特 定 的 ID〕 数字水印检测过程 数字水印 检测算法 判决结果 （有水印存在？〕
Illegal copy
Non-compliant recorder 15
第八章 信息隐藏与数字水印技术 数字媒体的知识产权保护问题
互联网上的数字媒体应用正在呈爆炸式的增长，越
来越多的知识产品以电子版的方式在网上传播 ；
数字信号处理和网络传输技术可以对数字媒体(数字
声音，文本，图象和视频)的原版进行无限制的任意
编辑，修改，拷贝和散布，造成数字媒体的知识产
权保护和信息安全的问题日益突出 ；
多媒体信息技术
计算机与信息学院
16
第八章 信息隐藏与数字水印技术 信息隐藏的思想 利用以
数字信号处理理论（图像信号处理、音频信号处理、
视频信号处理等）
人类感知理论（视觉理论、听觉理论） 现代通信技术 密码技术
有原宿主信息的参与。
多媒体信息技术
计算机与信息学院
32
第八章 信息隐藏与数字水印技术 盲水印
含水印图像 盲抽取算法 抽取的水印
多媒体信息技术 计算机与信息学院 33
第八章 信息隐藏与数字水印技术 非盲（明文）水印
原始图像
含水印图像
抽取的水印
多媒体信息技术
计算机与信息学院
《信息隐藏分析技术》课件
频率域信息隐藏技术：通过改变图像的频率分布，将信息隐藏 在图像中
变换域信息隐藏技术：通过改变图像的变换系数，将信息隐藏 在图像中
压缩域信息隐藏技术：通过改变图像的压缩参数，将信息隐藏 在图像中
数字水印技术：通过在数字图像中嵌入不可见的数字水印，实 现信息隐藏和版权保护
隐写术：通过在文本、图像、音频等载体中嵌入秘密信息，实 现信息隐藏和传递
信息隐藏技术是一种将信息 嵌入到其他信息中的技术
物理信息隐藏技术包括隐形 墨水、隐形墨水等
●
1975年，美国学者提出信息隐藏的概念
●
1985年，美国学者提出数字水印技术
●
1990年，美国学者提出数字指纹技术
●
1995年，美国学者提出数字签名技术
●
2000年，美国学者提出数字版权管理技术
●
2005年，美国学者提出数字版权保护技术
优点：可以有效保护数据安全，防 止信息泄露
优点：可以隐藏敏感信息，提高数 据安全性
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缺点：可能会影响数据的传输速度 和效率
缺点：可能会增加数据存储和处理 的成本
信息隐藏分析技术 实现
工具名称：Steghide 功能：隐藏和提取信息 特点：支持多种文件格式，如文本、图片、音频等 使用方法：通过命令行或图形界面进行操作 应用场景：信息安全、数据保护等领域
技术融合：与其他领域的技术相结 合，如人工智能、大数据等
技术升级：不断提高信息隐藏分析 技术的准确性和效率
添加标题
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应用领域扩展：从传统的信息安全 领域扩展到其他领域，如医疗、金 融等
法律法规完善：制定和完善相关法 律法规，保障信息隐藏分析技术的 合法性和安全性
变换域信息隐藏技术：通过改变图像的变换系数，将信息隐藏 在图像中
压缩域信息隐藏技术：通过改变图像的压缩参数，将信息隐藏 在图像中
数字水印技术：通过在数字图像中嵌入不可见的数字水印，实 现信息隐藏和版权保护
隐写术：通过在文本、图像、音频等载体中嵌入秘密信息，实 现信息隐藏和传递
信息隐藏技术是一种将信息 嵌入到其他信息中的技术
物理信息隐藏技术包括隐形 墨水、隐形墨水等
●
1975年，美国学者提出信息隐藏的概念
●
1985年，美国学者提出数字水印技术
●
1990年，美国学者提出数字指纹技术
●
1995年，美国学者提出数字签名技术
●
2000年，美国学者提出数字版权管理技术
●
2005年，美国学者提出数字版权保护技术
优点：可以有效保护数据安全，防 止信息泄露
优点：可以隐藏敏感信息，提高数 据安全性
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缺点：可能会影响数据的传输速度 和效率
缺点：可能会增加数据存储和处理 的成本
信息隐藏分析技术 实现
工具名称：Steghide 功能：隐藏和提取信息 特点：支持多种文件格式，如文本、图片、音频等 使用方法：通过命令行或图形界面进行操作 应用场景：信息安全、数据保护等领域
技术融合：与其他领域的技术相结 合，如人工智能、大数据等
技术升级：不断提高信息隐藏分析 技术的准确性和效率
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应用领域扩展：从传统的信息安全 领域扩展到其他领域，如医疗、金 融等
法律法规完善：制定和完善相关法 律法规，保障信息隐藏分析技术的 合法性和安全性
第11章信息隐藏与数字水印
山东警察学院 2
称待隐藏的信息为秘密信息 （secret message），它可以是 版权信息或秘密数据，也可以是一个序列号；而公开信息 则称为载体信息 （cover message），如视频、音频片段。 这种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 。 Detector /
山东警察学院 16
数字水印的特征： 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。 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。 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移、尺度变化以 及有损压缩编码等。 安全性：指水印的嵌入过程应该是秘密的，嵌入的水印在统计上是不可 检测的。数字水印的安全性主要通过密码学中的密码算法何密钥来实现 的。
信息隐藏与数字水印技术
信息隐藏 （Information Hiding）不同于传统的密码学 技术。密码技术主要是研究如何将机密信息进行特殊 的编码，以形成不可识别的密码形式 （密文 ）进行 传递；而信息隐藏则主要研究如何将某一机密信息秘 密隐藏于另一公开的信息中，然后通过公开信息的传 输来传递机密信息。对加密通信而言，可能的监测者 或非法拦截者可通过截取密文，并对其进行破译，或 将密文进行破坏后再发送，从而影响机密信息的安全； 但对信息隐藏而言，可能的监测者或非法拦截者则难 以从公开信息中判断机密信息是否存在，难以截获机 密信息，从而能保证机密信息的安全。
称待隐藏的信息为秘密信息 （secret message），它可以是 版权信息或秘密数据，也可以是一个序列号；而公开信息 则称为载体信息 （cover message），如视频、音频片段。 这种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 。 Detector /
山东警察学院 16
数字水印的特征： 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。 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。 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移、尺度变化以 及有损压缩编码等。 安全性：指水印的嵌入过程应该是秘密的，嵌入的水印在统计上是不可 检测的。数字水印的安全性主要通过密码学中的密码算法何密钥来实现 的。
信息隐藏与数字水印技术
信息隐藏 （Information Hiding）不同于传统的密码学 技术。密码技术主要是研究如何将机密信息进行特殊 的编码，以形成不可识别的密码形式 （密文 ）进行 传递；而信息隐藏则主要研究如何将某一机密信息秘 密隐藏于另一公开的信息中，然后通过公开信息的传 输来传递机密信息。对加密通信而言，可能的监测者 或非法拦截者可通过截取密文，并对其进行破译，或 将密文进行破坏后再发送，从而影响机密信息的安全； 但对信息隐藏而言，可能的监测者或非法拦截者则难 以从公开信息中判断机密信息是否存在，难以截获机 密信息，从而能保证机密信息的安全。
数字水印技术PPT课件
3
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PART1 研究背景
信息媒体数字化
• 信息存取非常方便 • 信息表达效率提高 • 准确度提高
4
.
• 但随之而来的副作用：有恶意的个人或团体有可能在没 有得到作品所有者的许可下拷贝和传播有版权的内容
盗版
5
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• 保护数字产品的知识产权和阻止盗版已经成为数字产 品和网络应用面临的严峻问题。
• 对数字图像、音频、视频等多媒体产品进行水印处理 已经成为近年来研究的热点领域之一
10
.
特点
• 数字水印技术具有以下几个方面的特点：
• 不可感知性：数字水印应是不可知觉的，而且不影响被保护数据的正常使
用，不会降质，隐藏的数据无法人为地看见或听见。
• 安全性：指隐藏算法有较强的抗攻击能力，能够承受一定程度的人为攻击，
而使隐藏信息不会被破坏。
• 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
gR (x, y) H ( ,)exp[2i( x y)]dd
将（3）、（5）代入（6）可得：
（6）
gR (x, y) g(x a, y b) g*[(x a), ( y b)] （7）
(7)式表明，原始像和共轭像同时出现在再现平面 上，中心分别为(a，b)，(-a，-b)，适当地选择参 量a，b可以调节两个像的位置，这两个复振幅的 模便是在计算机上所能看到的再现像。
19
.
感谢聆听!
持部分完整性并能被准确鉴别。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。
特点
11
.
• 不可检测性：指隐蔽载体与原始载体具有一致的特性，如具有一致的
《数字水印技术》课件
内容完整性
数字水印技术可以用于验证数字 内容的完整性，通过提取数字作 品中的水印信息，可以检测数字 作品是否被篡改或损坏。
内容来源追溯
数字水印可以用于追溯数字内容 的来源，通过提取水印信息，可 以确定数字作品的作者或发布者 ，保证数字内容的真实性和可信 度。
内容篡改检测
数字水印技术还可以用于检测数 字内容的篡改行为，通过比较原 始水印和提取的水印信息，可以 发现数字作品是否被篡改或恶意 修改。
电子票据防伪
数字水印技术可以用于电子票据的防伪，以防止 伪造和篡改。
数字水印技术的发展历程
1993年，Caronni等人提 出了数字水印的概念，并 进行了初步的实验研究。
2000年左右，随着数字 媒体技术的普及，数字水 印技术的应用范围逐渐扩 大。
ABCD
1997年，国际信息隐藏 学会成立，推动了数字水 印技术的进一步发展。
利用深度学习技术提高水印的 鲁棒性和隐蔽性，以及利用神 经网络进行水印的生成和检测 是未来的一个重要方向。
动态水印技术的研究
随着媒体内容的动态变化，研 究如何在水印中嵌入动态信息 ，以实现更高级别的版权保护 和内容追踪是未来的一个研究 方向。
跨媒体水印技术的研究
随着多媒体内容的普及，研究 如何在水印中同时嵌入图像、 音频和视频信息，以实现跨媒 体版权保护和内容追踪是未来 的一个研究方向。
水印容量与嵌入强度的关系
水印容量决定了能够嵌入的信息量，而嵌入强度则影响水印的鲁棒性 ，如何在保证水印鲁棒性的前提下提高水印容量是一个挑战。
跨媒体一致性问题
数字水印需要在多种媒体上保持一致性，包括图像、音频和视频等， 这需要解决不同媒体间的水印同步问题。
数字水印技术的未来发展方向
信息隐藏技术_第四章_数字图像水印PPT课件
2020/10/14
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按鲁棒性分类
•鲁棒水印 Robust
Against adversary based attack.
•脆弱水印 Fragile
For tamper proofing, e.g. losing watermark implies tampering.
•半脆弱水印 Semi-Fragile
2020/10/14
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按可逆性分类
•不可逆水印 Non-reversible •可逆水印 Reversible/Invertible/Lossless
2020/10/14
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数字水印的攻击方法
•Signal enhancement (sharpening, contrast enhancement, etc.)
2020/10/14
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扩频原理
2020/10/14
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直接序列扩频
2020/10/14
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扩频嵌入
•加性嵌入
data:01001110 data:11111111
s(j),s(j),s(j),s(j),s(j),s(j),s(j),s(j)
s(j)N(0,s2), j1,2, ,L
x(j)x(j)ds(j).
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按嵌入域分类
•空域水印
Watermark embedded by modifying pixel values.
•变换域水印
Watermark embedded in transform domain. DCT, DFT or wavelet. Coefficients of global or block transform modified.
相关主题
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• 密码仅仅隐藏了信息的内容，而信息伪装不但 隐藏了信息的内容而且隐藏了信息的存在；
• 传统的以密码学为核心技术的信息安全和伪装 式信息安全技术不是互相矛盾、互相竞争的技 术，而是互补的；
内容
• 信息伪装技术研究的内容包括信息隐藏和信 息的版权认证，信息访问的合法身份认定等。 其研究涉及密码学，图象处理，模式识别， 数学和计算机科学等领域。
题于墙上，使卢俊义遭官府 迫害逼上梁山
信息隐藏的原理框图
载体信 息源
A 秘密消息m
载体对象c
伪装对象
信息嵌入c’ 算法
不安全信 道
信息提取 算法
Ｂ 秘密消息m
密钥k
信息隐藏的原理框图
实现信息隐藏的基本要求
• 载体对象是正常的，不会引起怀疑 • 伪装对象与载体对象无法区分，无论从
感观上，还是从计算机的分析上 • 信息隐藏的安全性取决于第三方有没有
尽可能多地将信息隐藏在公开消息之中
尽可能不让对手发现任何破绽
• 攻击者
✓ 尽可能地发现和破坏对手利用信息隐藏技术隐藏在公开消息 中的机密信息
信息隐藏与信息安全
• 信息隐藏（伪装）就是将秘密信息秘密地隐藏 于另一非机密的文件内容之中。其形式可为任 何一种数字媒体，如图象、声音、视频或一般 的文档等等；
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。
离合诗（Acrostic）
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。
• 看守者
–被动看守者：只是检查传递的信息有没有可疑的地方 –主动看守者：故意去修改一些可能隐藏有信息的地方，
或者假装自己是其中的一个囚犯，隐藏进伪造的消息， 传递给另一个囚犯
信息隐藏问题
0 1 1… 1 0 0… …… 0 1 1…
128 127 126 … 120 123 124 … …… 85 85 86 …
128 127 127 … 121 124 124 … …… 86 85 87 …
利用以
信息隐藏的思想
– 数字信号处理理论（图像信号处理、音频信 号处理、视频信号处理等）
– 人类感知理论（视觉理论、听觉理论）
– 现代通信技术
– 密码技术
等为代表的伪装式信息隐藏方法来研究信息的保 密和安全问题
• 隐藏者
• 信息隐藏（Information Hiding）
✓ 利用人类感知系统以及计算机处理系统的 冗余
✓ 载体可以是任何一种多媒体数据，如音频、 视频、图像、甚至文本、数据等
✓ 被隐藏的信息也可以是任何形式（全部作 为比特流）
必要性
• 信息隐藏
– 加密：对秘密信息本身进行保护，但信息的传递过 程是暴露的
• 隐藏容量、安全性、健壮性相互制约
LSB数字水印和健壮性问题
Watermark (50 x 20 pixels)
Watermarked Image
Recovered Watermark
LSB的健壮性很差
Recovered Watermark
Recovered Watermark
after addition of 1% Gaussian Noise after JPEG Compression with Quality 95
能力将载体对象和伪装对象区别开来 • 对伪装对象的正常处理，不应破坏隐藏
的信息
信息隐藏的攻击
• 被动攻击
–监视和破译隐藏的秘密信息秘密信息
• 非恶意修改
–压缩编码，信号处理技术，格式转换，等等
信息隐藏的健壮性
• 伪装载体受到某种攻击后，仍然能够从 中提取出隐藏信息，称为算法对这种攻 击是健壮的
母上（下）面挖非常小的孔 • 17世纪的无形墨水：在特定的字母上制
作非常小的斑点 • 19世纪的微缩胶片
• 化学方式实现的高级隐写术
– 用笔蘸淀粉水写在白纸上，喷上碘水后显示棕 色字体
• 艺术作品中隐写术
– 变形夸张的绘画作品 – 二次大战女钢琴家的慰问演出
• 藏头诗
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？
– 隐藏：掩盖秘密信息存在的事实
• 将密码学与信息隐藏相结合，就可以同时保证 信息本身的安全和信息传递过程的安全
• 数字水印
– 数字产品的无失真复制的特点，造成版权保护和管 理方面的漏洞
技术上的可行性
• 利用人类感知系统的冗余
– 视觉 – 听觉
• 利用计算机处理系统的冗余
– 图像 视频 – 音频
• 利用各种潜信道
信息隐藏与数字水印技术
—背景、算法及相关理论
王昭顺 北京科技大学信息工程学院
信息隐藏问题描述
• 囚犯问题
–两个囚犯A和B被关押在监狱的不同牢房，他们想通 过一种隐蔽的方式交换信息，但是交换信息必须要通 过看守的检查。因此，他们要想办法在不引起看守者 怀疑的情况下，在看似正常的信息中，传递他们之间 的秘密信息
• 特性：
1）隐蔽性; 2）安全性; 3）对称性; 4）可纠错性。
• 信息隐藏的应用
– 信息隐藏
伪装式隐蔽通信
– 数字水印 – 数字版权管理DRM
✓ 数字产品的版权保护
• 信息伪装技术（广义信息隐藏）
– 为防止数据泄漏，在某种载体中嵌入数据 – 古代的隐写术（Steganography）：隐蔽机
密信息
信息隐藏的应用
• 军事和情报部门
–军事通信中通常使用诸如扩展频谱调制或流星 散射传输的技术使得信号很难被敌方检测到或 破坏掉
–伪装式隐蔽通信正是可以达到不被敌方检测和 破坏的目的
• 需要匿名的场合
–包括很多合法的行为，如公平的在线选举、个 人隐私的安全传递、保护在线自由发言、使用 电子现金等
– 非法的行为，如诽谤、敲诈勒索以及假冒的商 业购买行为
信息隐藏技术的分类
信息伪装
隐秘信道
伪装术
匿名通信
版权标识
基于语义的伪装术 基于技术的伪装术 稳健的版权标识 脆弱的数字水印
水印
指纹
不可见水印 可见水印
信息隐藏的历史
• 公元前440年出现用头发掩盖信息的方法 • 将信函隐藏在信使的鞋底、衣服的皱褶，
妇女的头饰、首饰中 • 在信函中改变字母笔画的高度，或在字
• 传统的以密码学为核心技术的信息安全和伪装 式信息安全技术不是互相矛盾、互相竞争的技 术，而是互补的；
内容
• 信息伪装技术研究的内容包括信息隐藏和信 息的版权认证，信息访问的合法身份认定等。 其研究涉及密码学，图象处理，模式识别， 数学和计算机科学等领域。
题于墙上，使卢俊义遭官府 迫害逼上梁山
信息隐藏的原理框图
载体信 息源
A 秘密消息m
载体对象c
伪装对象
信息嵌入c’ 算法
不安全信 道
信息提取 算法
Ｂ 秘密消息m
密钥k
信息隐藏的原理框图
实现信息隐藏的基本要求
• 载体对象是正常的，不会引起怀疑 • 伪装对象与载体对象无法区分，无论从
感观上，还是从计算机的分析上 • 信息隐藏的安全性取决于第三方有没有
尽可能多地将信息隐藏在公开消息之中
尽可能不让对手发现任何破绽
• 攻击者
✓ 尽可能地发现和破坏对手利用信息隐藏技术隐藏在公开消息 中的机密信息
信息隐藏与信息安全
• 信息隐藏（伪装）就是将秘密信息秘密地隐藏 于另一非机密的文件内容之中。其形式可为任 何一种数字媒体，如图象、声音、视频或一般 的文档等等；
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。
离合诗（Acrostic）
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。
• 看守者
–被动看守者：只是检查传递的信息有没有可疑的地方 –主动看守者：故意去修改一些可能隐藏有信息的地方，
或者假装自己是其中的一个囚犯，隐藏进伪造的消息， 传递给另一个囚犯
信息隐藏问题
0 1 1… 1 0 0… …… 0 1 1…
128 127 126 … 120 123 124 … …… 85 85 86 …
128 127 127 … 121 124 124 … …… 86 85 87 …
利用以
信息隐藏的思想
– 数字信号处理理论（图像信号处理、音频信 号处理、视频信号处理等）
– 人类感知理论（视觉理论、听觉理论）
– 现代通信技术
– 密码技术
等为代表的伪装式信息隐藏方法来研究信息的保 密和安全问题
• 隐藏者
• 信息隐藏（Information Hiding）
✓ 利用人类感知系统以及计算机处理系统的 冗余
✓ 载体可以是任何一种多媒体数据，如音频、 视频、图像、甚至文本、数据等
✓ 被隐藏的信息也可以是任何形式（全部作 为比特流）
必要性
• 信息隐藏
– 加密：对秘密信息本身进行保护，但信息的传递过 程是暴露的
• 隐藏容量、安全性、健壮性相互制约
LSB数字水印和健壮性问题
Watermark (50 x 20 pixels)
Watermarked Image
Recovered Watermark
LSB的健壮性很差
Recovered Watermark
Recovered Watermark
after addition of 1% Gaussian Noise after JPEG Compression with Quality 95
能力将载体对象和伪装对象区别开来 • 对伪装对象的正常处理，不应破坏隐藏
的信息
信息隐藏的攻击
• 被动攻击
–监视和破译隐藏的秘密信息秘密信息
• 非恶意修改
–压缩编码，信号处理技术，格式转换，等等
信息隐藏的健壮性
• 伪装载体受到某种攻击后，仍然能够从 中提取出隐藏信息，称为算法对这种攻 击是健壮的
母上（下）面挖非常小的孔 • 17世纪的无形墨水：在特定的字母上制
作非常小的斑点 • 19世纪的微缩胶片
• 化学方式实现的高级隐写术
– 用笔蘸淀粉水写在白纸上，喷上碘水后显示棕 色字体
• 艺术作品中隐写术
– 变形夸张的绘画作品 – 二次大战女钢琴家的慰问演出
• 藏头诗
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？
– 隐藏：掩盖秘密信息存在的事实
• 将密码学与信息隐藏相结合，就可以同时保证 信息本身的安全和信息传递过程的安全
• 数字水印
– 数字产品的无失真复制的特点，造成版权保护和管 理方面的漏洞
技术上的可行性
• 利用人类感知系统的冗余
– 视觉 – 听觉
• 利用计算机处理系统的冗余
– 图像 视频 – 音频
• 利用各种潜信道
信息隐藏与数字水印技术
—背景、算法及相关理论
王昭顺 北京科技大学信息工程学院
信息隐藏问题描述
• 囚犯问题
–两个囚犯A和B被关押在监狱的不同牢房，他们想通 过一种隐蔽的方式交换信息，但是交换信息必须要通 过看守的检查。因此，他们要想办法在不引起看守者 怀疑的情况下，在看似正常的信息中，传递他们之间 的秘密信息
• 特性：
1）隐蔽性; 2）安全性; 3）对称性; 4）可纠错性。
• 信息隐藏的应用
– 信息隐藏
伪装式隐蔽通信
– 数字水印 – 数字版权管理DRM
✓ 数字产品的版权保护
• 信息伪装技术（广义信息隐藏）
– 为防止数据泄漏，在某种载体中嵌入数据 – 古代的隐写术（Steganography）：隐蔽机
密信息
信息隐藏的应用
• 军事和情报部门
–军事通信中通常使用诸如扩展频谱调制或流星 散射传输的技术使得信号很难被敌方检测到或 破坏掉
–伪装式隐蔽通信正是可以达到不被敌方检测和 破坏的目的
• 需要匿名的场合
–包括很多合法的行为，如公平的在线选举、个 人隐私的安全传递、保护在线自由发言、使用 电子现金等
– 非法的行为，如诽谤、敲诈勒索以及假冒的商 业购买行为
信息隐藏技术的分类
信息伪装
隐秘信道
伪装术
匿名通信
版权标识
基于语义的伪装术 基于技术的伪装术 稳健的版权标识 脆弱的数字水印
水印
指纹
不可见水印 可见水印
信息隐藏的历史
• 公元前440年出现用头发掩盖信息的方法 • 将信函隐藏在信使的鞋底、衣服的皱褶，
妇女的头饰、首饰中 • 在信函中改变字母笔画的高度，或在字