信息隐藏技术课件第三章图像信息隐藏与水印.
信息隐藏技术第三章隐写与隐写分析
信息隐藏技术第三章隐写与隐写分析隐写术是一种信息隐藏技术，它通过在其他媒介中嵌入、存储或传输秘密信息，使其对外不可见或不易被察觉。
隐写术分为多种类型，其中隐写和隐写分析是其中两个重要方面。
隐写是指通过各种手段将秘密信息嵌入到另一种媒介中，使得只有特定的接受者能够探测到并提取出这些信息。
常见的隐写技术包括文本隐写、图像隐写、音频隐写和视频隐写等。
这些技术广泛应用于情报、网络安全和数字水印等领域。
文本隐写是将秘密信息隐藏在文本中的一种技术。
其中一种常见的方法是通过改变文本的字体、大小、颜色或字符间距等细小变化来隐藏信息。
另一种方法是通过在文本中的无关词汇或标点符号中嵌入秘密信息。
这些方法不会改变原始文本的外观，仅有经过特定处理的接收方能够提取出隐藏的信息。
图像隐写是将秘密信息隐藏在数字图像中的一种技术。
常见的图像隐写方法包括使用最低有效位（LSB）算法和改变像素间关系等方法。
在LSB算法中，秘密信息被嵌入到图像像素的最低有效位中，从而不会引起明显的视觉变化。
改变像素间关系的方法则通过微调图像的RGB值，来隐藏秘密信息。
音频隐写是将秘密信息隐藏在数字音频中的一种技术。
常见的音频隐写方法包括频域隐写和时域隐写。
在频域隐写中，秘密信息会嵌入到音频信号的频域中，例如改变频率或幅度。
而在时域隐写中，隐藏信息会直接嵌入到音频的波形中，例如改变采样率或声音强度。
视频隐写是将秘密信息隐藏在数字视频中的一种技术。
常见的视频隐写方法包括使用帧间差异、改变像素值和时间域隐写等方法。
在帧间差异方法中，秘密信息会嵌入到相邻帧之间的差异中，这样即使在视频中提取单个帧也无法获得完整的秘密信息。
隐写分析是指研究和识别隐写技术的过程。
通过隐写分析，人们可以检测出隐藏在媒介中的秘密信息，并且识别出使用的隐写技术。
隐写分析技术有三种主要方法，分别是统计分析、视觉分析和机器学习。
统计分析是通过特定的统计方法来分析媒介中的数据，从而检测是否存在隐藏的秘密信息。
信息隐藏实验三LSB图像信息隐藏剖析
实验三：LSB图像信息隐藏一、实验目的了解信息隐藏中最常用的LSB算法的特点，掌握LSB算法原理，设计并实现一种基于图像的LSB隐藏算法；了解如何通过峰值信噪比来对图像进行客观评价，并计算峰值信噪比值。
二、实验环境（1）Windows 7操作系统；（2）MATLAB R2012b版本软件；（3）BMP格式灰度图像文件。
三、原理简介任何多媒体信息在数字化时都会产生物理随机噪声，而人的感官系统对这些随机噪声并不敏感。
替换技术就是利用这个原理，通过使用秘密信息比特替换随机噪声，从而实现信息隐藏目的。
在BMP灰度图像的位平面中，每个像素值为8比特二进制，表示该点亮度。
图像高位平面对图像感官质量起主要作用，去除图像最低几个位平面并不会造成画面质量的明显下降。
利用这个原理可用秘密信息（或称水印信息）替代载体图像低位平面以实现信息嵌入。
本算法选用最低位平面来嵌入秘密信息。
最低位平面对图像的视觉效果影响最轻微，但很容易受噪声影响和攻击，可采用冗余嵌入的方式来增强稳健性加以解决，即在一个区域（多个像素）中嵌入相同的信息，提取时根据该区域中的所有像素判断。
四、实验步骤1. 隐藏提取及测试算法分为三个部分实现：（1）隐藏算法；（2）提取算法；（3）测试脚本。
1）隐藏算法源代码hide_lis.m如下：function o = hide_lsb(block,data,I)%function o = hide_lsb(block,data,I)%隐藏提取及测试%block:隐藏的最小分块大小%data:秘密信息%I:原始载体si = size(I);lend = length(data);N = floor(si(2)/block(2));%将图像划分为M*N个小块M = min(floor(si(1)/block(1)),ceil(lend/N));o = I;for i = 0 : M-1 %计算每小块隐藏的秘密信息rst = i*block(1) + 1;red = (i+1)*block(1);for j = 0 : N-1 %计算每小块隐藏的秘密信息的序号idx = i*N + j + 1;if idx > lendbreak;end%取每小块隐藏的秘密信息bit = data(idx);%计算每小块水平方向起止位置cst = j*block(2) + 1;ced = (j+1)*block(2);%将每小块最低位平面替换为秘密信息o(rst:red,cst:ced) = bitset(o(rst:red,cst:ced),1,bit);endend2）提取算法源代码dh_lsb.m如下：function out = dh_lsb(block,I)%function out = dh_lsb(block,I)%源代码dh_lsb.m如下：%block：隐藏的最小分块大小%I：携密载体si = size(I);%将图像划分为M*N个小块N = floor(si(2)/block(2));M = floor(si(1)/block(2));out = [];%计算比特1判决阀值：每小块半数以上元素隐藏是比特1时，判决该小块嵌入信息为1thr = ceil((block(1)*block(2) + 1)/2);idx = 0;for i = 0 : M-1%计算每小块垂直方向起止位置rst = i*block(1) + 1;red = (i+1)*block(1);for j = 0 : N-1%计算每小块将要数据的秘密信息的序号idx = i*N + j + 1;%计算每小块水平方向起止位置cst = j*block(2) + 1;ced = (j + 1)*block(2);%提取小块最低位平面，统计1比特个数，判决输出秘密信息 tmp = sum(sum(bitget(I(rst : red,cst : ced),1)));if (tmp >= thr)out(idx) = 1;elseout(idx) = 0;endendend3）测试脚本源代码test.m如下：fid = 1;len = 10;%随机生成要隐藏的秘密信息d = randsrc(1,len,[0 1]);block = [3,3];[fn,pn] = uigetfile({'* .bmp','bmp file(* .bmp)';},'选择载体');s = imread(strcat(pn,fn));ss = size(s);if (length(ss) >= 3)I = rgb2gray(s);elseI = s;endsi = size(I);sN = floor(si(1)/block(1))*floor(si(2)/block(2));tN = length(d);%如果载体图像尺寸不足以隐藏秘密信息，则在垂直方向上复制填充图像if sN < tNmultiple = ceil(tN/sN);tmp = [];for i = 1 : multipletmp = [tmp;I];endI = tmp;end%调用隐藏算法，把携密载体写至硬盘stegoed = hide_lsb(block,d,I);imwrite(stegoed,'hide.bmp','bmp');[fn,pn] = uigetfile({'*.bmp','bmp file(*.bmp)';},'选择隐蔽载体');y = imread(strcat(pn,fn));sy = size(y);if (length(sy) > 3)I = rgb2gray(y);elseI=y;end%调用提取算法，获得秘密信息out = dh_lsb(block,I);%计算误码率len = min(length(d),length(out));rate = sum(abs(out(1:len)-d(1:len)))/len;y = 1 - rate;fprintf(fid,'LSB:len:% d\t error rate:% f\t error num:% d\n',len,rate,len*rate);2. 计算峰值信噪比（1）峰值信噪比定义：2,2,,,,max ()x y x y x y x yx y p PSNR XY p p =-∑（2）峰值信噪比函数。
信息隐藏与数字水印绪论讲课文档
第13页，共35页。
古代隐写术——用于版权保护
• 核对校验图 （作品的摘要）
– Lorrain(1600-1682)是17世纪一个很有名的风景画家， 当时出现了很多对他的画的模仿和冒充，由于当时还 没有相关的版权保护的法律，他就使用了一种方法来 保护他的画的版权
•
第35页，共35页。
藏和隐蔽信息传输过程
•
第3页，共35页。
明文 载体 明文
加密算法 加密
密文
嵌入算法 隐写
携密载体
加密与隐写比较
第4页，共35页。
载体
携密载体
嵌入算法
隐写
明文
密文
加密算法
加密
现代隐写原理
第5页，共35页。
概论--信息隐藏历史
• 技术性的隐写术
• 头发、书记板、字母高度、符号斑点、隐形墨水
• 语言学中的隐写术
第22页，共35页。
可能吗？
• 利用人类感知系统的冗余 • 利用计算机处理系统的冗余 • 利用各种潜信道
• 技术上是可行的
第23页，共35页。
需要吗？
• 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：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
Detector
不可见水印
第19页，共35页。
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 等为代表的伪装式信息隐藏方法来研究信息的保密
信息隐藏(隐写术)
17个 黑点
+
0110 ||
18个 黑点
2011-2-5
17
二值图像中的信息隐藏(其他 二值图像中的信息隐藏 其他) 其他
• 文字特征修改法
– 计算每个笔画的平均宽度 – 改变笔画粗细嵌入秘密信息
• 文本行、文本字符移位法：文本微调算法 文本行、文本字符移位法：
– 非常脆弱，重新存储会丢失其中隐藏的秘密信息(许多图像处理软件会按 非常脆弱，重新存储会丢失其中隐藏的秘密信息 许多图像处理软件会按 照颜色值对调色板排序)。 照颜色值对调色板排序 。 – 此外，该算法在一幅GIF图像中最多可嵌入 2(256!)/8=210字节的信息， 此外，该算法在一幅 图像中最多可嵌入log 字节的信息， 图像中最多可嵌入 字节的信息 所以信息容量有限; 所以信息容量有限 – 并且调色板中“无序”的颜色序列很容易引起怀疑。 并且调色板中“无序”的颜色序列很容易引起怀疑。 – Fridrich指出许多软件生成的调色板是按照亮度、使用频率等要素排列， 指出许多软件生成的调色板是按照亮度、 指出许多软件生成的调色板是按照亮度 使用频率等要素排列， GifShuffle将调色板中颜色打乱会使其毫无隐蔽性可言。 将调色板中颜色打乱会使其毫无隐蔽性可言。 将调色板中颜色打乱会使其毫无隐蔽性可言
• 基于象素内容的密写将调色板中所有颜色分为 个 基于象素内容的密写将调色板中所有颜色分为2个 子集，部分颜色代表信息0，其余颜色代表信息1。 子集，部分颜色代表信息 ，其余颜色代表信息 。 若象素本身颜色所代表的数据与待嵌信息相同， 若象素本身颜色所代表的数据与待嵌信息相同， 则不改变象素颜色;反之将其改变为相似的替代颜 则不改变象素颜色 反之将其改变为相似的替代颜 色以使其代表其它信息。 色以使其代表其它信息。 • 现有方法的不同点在于：如何分配颜色所对应的 、 现有方法的不同点在于：如何分配颜色所对应的0、 1，使颜色改变时造成的失真最小，即寻找一种最 ，使颜色改变时造成的失真最小，即寻找一种最 方案。 佳的替代颜色分配方案 佳的替代颜色分配方案。
信息隐藏与数字水印技术
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
信息隐藏技术 第三章 隐写与隐写分析PPT课件
2020/11/6
2k if m 2k 2
m
0, w
1:
f
2k 2
if
m 2k 1and r 2
,
2
k
2
2
if
m 2k 1and
r 2
2(k 1) if m 2k 1 2
m
0, w
0
:
f
2k 2
if
m 2k and
r 2
.
2
(
k
1)
2
if
m 2k and
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22
1位
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5位
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4位+随机置乱
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4位
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LSB算法的特点
•LSB是一种大容量的数据隐藏算法 •LSB的鲁棒性相对较差
•Steganalysis
The goal of steganalysis is to identify suspected packages, determine whether or not they have a payload encoded into them, and, if possible, recover that payload.
2020/11/6
41
2 分析
•以灰度图像为例
设图像灰度值为j的像素数为hj, j[0,255]。 那么隐写过程，相同：不变；不相同：2i 2i1。 完全替代：h2i和h2i1的值比较接近； 未经密写：h2i和h2i1的值相差得远一些。
信息隐藏与数字水印技术研究
1、空域隐藏技术：这种技术是在图像的像素值中直接嵌入信息。常见的有 空域嵌入算法、最低有效位(LSB)算法等。这种方法的优点是简单易行，但鲁棒 性较差，容易受到图像处理和压缩等操作的干扰。
2、频域隐藏技术：在频域隐藏技术中，信息被嵌入到图像的频率分量中。 这种技术可以抵抗一定的图像处理和压缩，但计算复杂度相对较高。
二、数字水印技术
数字水印是信息隐藏的一种特定形式，主要用于版权保护。数字水印通过将 标识信息（如版权所有者信息、授权信息等）嵌入到数字媒体（如图像、音频、 视频等）中，以实现版权保护和盗版追踪。
数字水印技术按照嵌入信息可分为可见水印和不可见水印。可见水印会改变 载体数据的外观，但通常容易被攻击者移除或篡改。不可见水印不会改变载体数 据的外观，因此对攻击者更具挑战性。
3、建立完善的数字水印评价体系：目前，数字水印的评价主要依赖于人工 评估和客观指标评估。如何建立完善的评价体系，使得数字水印的评估更为准确 和公正，是一个需要解决的问题。
参考内容
数字水印是近年来发展起来的一种信息隐藏技术，它通过将一些特定的信息 隐藏在数字媒体中，以达到保护版权、防止篡改、追踪侵权等目的。基于数字水 印的文本信息隐藏方法的研究也因此成为了信息安全领域中的一个重要方向。
信息隐藏技术的核心原理在于使用人的感觉系统对数据的依赖性。人类的感 觉系统，如视觉、听觉等，对于某些特定类型的数据变化并不敏感。例如，我们 可能无法察觉到一段音频或视频中的微小改变，这就为信息隐藏提供了可能。通 过将信息编码为这些人类感觉系统无法察觉的变化，可以确保信息在传输过程中 的安全性。
另一个重要的信息隐藏技术是数据压缩。在这个方法中，信息的发送者会将 信息编码成一种特殊的格式，使得只有使用正确的解码器才能读取和理解信息。 这种方法在保证信息完整性的也大大提高了信息的保密性。
信息隐藏与数字水印实验教程课程设计
信息隐藏与数字水印实验教程课程设计课程设计简介信息隐藏和数字水印是一类在数字媒体内容中嵌入一些“隐蔽”的信息的可逆技术，其中信息隐藏以隐藏为目标，数字水印以鉴别为目标。
本课程设计是一款针对信息隐藏和数字水印技术的实验教程，旨在让学生了解信息隐藏和数字水印的基本概念、算法流程及实验操作。
实验教程实验1：LSB信息隐藏LSB信息隐藏是一种较为简单的信息隐藏技术，利用了图像或音频信号中的最低有效位（LSB）来储存信息。
本实验将让学生了解LSB信息隐藏的基本思路和实现流程。
实验步骤：1.安装Python编程环境和必要的库（numpy、pillow等）；2.编写Python代码实现将信息隐藏到图像中的最低有效位；3.对图像进行解密，将隐藏的信息提取出来并显示。
实验要求：1.能够了解LSB信息隐藏的原理；2.能够独立完成Python代码的编写和调试；3.能够对嵌入信息后的图像进行正确解密。
实验2：DCT数字水印DCT数字水印是一种在频域中实现数字水印嵌入到图像或视频信号中的可逆算法，其中DCT（离散余弦变换）是一种常见的频域转换方式。
本实验将让学生了解DCT数字水印的基本原理和实现方法。
实验步骤：1.安装MATLAB编程环境和必要的工具箱（image processing等）；2.编写MATLAB代码实现将数字水印嵌入图像中的DCT系数；3.对嵌入数字水印后的图像进行攻击，如JPEG压缩、调整亮度等；4.对加入攻击后的图像进行解密，将数字水印提取出来并验证。
实验要求：1.能够了解DCT数字水印的基本原理；2.能够独立完成MATLAB代码的编写和调试；3.能够对加入攻击后的图像进行正确解密和验证。
实验结论通过本次课程设计，学生能够了解信息隐藏和数字水印的基本概念，并通过实验了解LSB信息隐藏和DCT数字水印的基本算法和实现方式。
同时，学生也能够了解到数字水印的鲁棒性和对攻击的抵抗能力，以及对数字媒体内容可信度的提升。
【精品】信息隐藏技术与应用ppt课件
13.1.3声音传送环境
音频信息隐藏是指通过对声音文件作一些修改来嵌入信息，如作 者信息、产品序号、提示旁白等，这种修改的作用效果类似于向 声音文件中添加噪声数据。一般而言，此类修改必须做到不可觉 察和难以在不损坏原始信号的情况下去除。其实由环境因素引起 的声音变形也很常见，如周围的噪声、电路中的信号干扰等，且 易被听者所忽略。尤其是在将模拟声音信号转换到数字音频时需 要进行A/D转换，这就不可避免地要引入量化噪声。
一个数字格式的声音文件可在多种环境中传送。在图13.3中描述 了几种可能的形式。第一种为无损传输，如图13.3(a)所示，即信 号是在未作修改的环境中传送的，因此相位和幅值都没改变。在 第二种情况中(图13.3(b))，信号以更高或更低的采样率重新采样， 未改变相位和幅值，但改变了时域特性。第三种情况是将信号转 换成模拟的形式来传送(图13.3(c))。在这种情况下，即使认为模 拟线路是无干扰的，相位、幅值和采样率都改变了。最后一种情 况如图13.3(d)所示，当环境有干扰存在时，信号将被非线性地传 送，从而导致相位和幅值改变，以及引起回声等。
(3) 掩蔽效应
一种频率的声音阻碍听觉系统感受另一种频率的声音，这种现象 称为听觉掩蔽效应。前者称为掩蔽声音，后者称为被掩蔽声音。 听觉掩蔽取决于屏蔽声音与被掩蔽声音的幅值与时域特性，可分 为频域掩蔽和时域掩蔽。
频域掩蔽是指听觉信号中，若两个信号的频率相近，那么较强的 信号将淹没较弱的信号。实验证明低频信号可以有效地掩蔽高频 信号，但高频信号对低频信号的掩蔽作用不明显。在当代高质量 声音编码技术中就使用了频率掩蔽模型。
(6) 人类听觉系统对声音文件中附加的随机噪 声敏感，并能觉察出微小扰动。
(7) 人类听觉系统有很大的动态范围及较小的 分辨范围，HAS能察觉到大于100,000,000:1的 能量，也能感觉大于1000:1的频率范围，对加 性随机干扰也同样敏感。可以测出音频文件中 低于1/10,000,000(低于外界水平80dB)的扰动。 因此，较大的声音可屏蔽较小的声音。
信息隐藏技术课件第三章图像信息隐藏与水印
• 其他方法来隐藏信息: 对于调 色板中的每一种颜色，可以通 过修改颜色的蓝色分量（人眼 对于绿色分量最为敏感，对蓝 色分量最不敏感）来增加一种 接近的但不完全相同的颜色， 这样就形成一个扩展的调色板。
• 嵌入算法如下: 对调色板中所 有颜色，把像素点的蓝色分量 增加，然后将这种颜色添加到 调色板中形成一个扩展调色板。 根据需要嵌入的消息长度，随 机选取隐藏的位置，当嵌入0
• Patchwork是指从载体数据中 选择一些数据组成两个集合, 然后通过修改这两个集合之间 的某种关系来携带水印信息。 这两个集合可以是两个系数、 两组系数或者是两个特征量。 两个集合之间的关系可以是大 小关系、能量关系、逻辑关系 和奇偶性关系等。
• Patchwork方法嵌入水印时, 通过修改集合之间的某种关系 来嵌入水印；提取水印时, 则 根据对应的关系来提取嵌入的 水印信息。Patchwork方法最 大优点之一就是可以实现盲检 测。Patchwork可以适用于时/ 空域、变换域和压缩域, 本节 主要介绍时域下的典型 Patchwork方法。
• BMP灰度图像的位平面图如右, 每 个像素值为8bit二进制值, 表示 该点亮度。
• 不同位平面对视觉影响不同, 可 用下面系列图像表示。
• 去除第一位平面的图像和第一位 平面
去除第1-7位平面的Lena图像和第1-7位平面
去除第1-4位 平面的图像和 第1-4位平面
• 图像高位平面对图像感官质量起主要作 用, 去除图像最低几个位平面并不会造 成画面质量的明显下降。利用这个原理 可用秘密信息（或称水印信息）替代载 体图像低位平面以实现信息嵌入。
【实验步骤】
• 1.嵌入秘密信息
• 2.提取秘密信息
• 原始图像和携密图像从视觉 效果上几乎相同。提取时, 首 先 将两个图像块集合的样本 分别 求平均值, 计算两个样 本均值 的差来判断水印信息 是否存在。
信息隐藏技术1 ppt课件
➢ 信息隐藏技术的推动力： • 需要保护知识产权的用户 • 对隐藏信息有兴趣的人们
➢ 特征:
• 不可感知性
载体在加载秘密信息前后的大小一般不应变化很大
• 不可检测性
-----信息隐藏的目的
• 嵌入容量和强度
均衡容量，不可感知性和不可检测性之间的关系
• 鲁棒性
嵌入水印后的数据经过各种处理操作和攻击操作以 后，不导致其中的水印信息丢失或者被破坏
➢ 特征:
• 安全性
水印不易被复制，伪造，非法检测和移去，文件格 式的变换不会导致水印丢失
• 复杂性
水印的嵌入和提取算法复杂度低，便于推广应用
• 自恢复性
1.2隐写术概述 ➢ 隐写术实例
• 木板上刻字，用蜡涂盖 • 头皮上刺字，头发盖住 • 隐写墨水书写 • 缩微拍摄
➢ 隐写术的使用
• 将秘密信息隐藏到另一个载体中，载体可以是图像、音频、 视频和文本或者其他二进制数字编码
不可感知性载体在加载秘密信息前后的大小一般不应变化很大不可检测性信息隐藏的目的嵌入容量和强度均衡容量不可感知性和不可检测性之间的关系嵌入水印后的数据经过各种处理操作和攻击操作以后不导致其中的水印信息丢失或者被破坏安全性水印不易被复制伪造非法检测和移去文件格式的变换不会导致水印丢失复杂性水印的嵌入和提取算法复杂度低便于推广应用自恢复性12隐写术概述将秘密信息隐藏到另一个载体中载体可以是图像音频视频和文本或者其他二进制数字编码网络中使用的大部分文件格式是bmpdocgifjpegmp3txt和wav等伪装对象的生成伪装对象s载体对象c秘密信息m密钥k载体要含有足够多的冗余数据
利用人类感觉器官的不敏感,以及多媒体数字 信号本身存在的冗余,将秘密信息隐藏在一个宿主 信号中,不被人的感知系统察觉或不被注意到,而且 不影响宿主信号的感觉效果和使用价值.
《图片信息隐藏》PPT课件
左上角部分为直流和低频，右下角部分为高频，中间 区域为中频。
中低频系数包含了图像的大部分能量，是对人的视觉 最重要的部分
实验方案选择
基于LSB图片信息隐藏算法的信息隐藏模型 开发工具：Visual C++/Visual studio 算法模型：空域算法LSB最低有效位隐藏
软件基本功能：实现BMP格式图片的信息隐藏与解密
JPEG 、 H.261、MPEG
DCT域的信息隐藏
图像压缩标准（JPEG）的核心——二维DCT变换 在DCT域中的信息隐藏，可以有效地抵抗JPEG有损压缩
图像分为8×8的象素块，进行二维DCT变换，得到 8×8的DCT系数
系数按照Zig-Zag次序排列，左上角为直流系数，其 余为交流系数
LSB信息隐藏
ห้องสมุดไป่ตู้
软件雏形
密文容易引起攻击者的注意是密码术的一个显著弱点。 因此,对于某些应用来说,仅仅对信息的内容加以保密是不 够的,信息隐藏是一种对信息的存在本身或信息的存在位置 进行保密的保密方式。
信息隐藏的原理
信息隐藏的原理是利用载体中存在的冗余信息来隐藏秘 密对象，以实现保密通信或者实现数字签名和认证。信息 隐藏比信息加密更为安全，因为它不容易引起攻击者的注 意。信息隐藏打破了传统密码学的思维范畴，其隐蔽性更 强，故通常的实际使用中先将秘密信息进行加密预处理， 然后再进行信息隐藏，则秘密信息的保密性和不可察觉性 的效果更佳。
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【实验步骤】
• (1)隐藏算法 • (2)计算峰值信噪比
(1)隐藏算法 算法分为三个部分实现： • 隐藏算法 • 提取算法 • 测试脚本
第三章
图像信息隐藏与水印
3.1 LSB图像信息隐藏
• 【实验目的】 • 【实验环境】 • 【原理简介】 • 【实验步骤】 • 【思考题】
【实验目的】
• 了解信息隐藏中最常用的LSB算 法特点，掌握LSB算法原理，设 计并实现一种基于图像的LSB隐 藏算法；
• 了解如何通过峰值信噪比来对图 像质量进行客观评价，并计算峰 值信噪比。
【思考题】
• 1.二值图像信息隐藏另一种方 法原理如下：将二值图像分块， 使用一个与图像块大小相同的 密钥二值图像块，与每一个图 像块按像素进行“与”运算， “与”运算的结果可以确定是 否在该块中嵌入数据，或嵌入 怎样的数据。设计并实现该算 法。
3.3 Patchwork图像信息隐藏
• 【实验目的】 • 【实验环境】 • 【原理简介】 • 【实验步骤】 • 【思考题】
【实验环境】
• (1) Windows XP或Vista操作 系统
• (2) MATLAB7.1科学计算软件 • (3) BMP灰度图像文件
【原理简介】
• 多媒体信息在数字化时，会产 生物理随机噪声，而人的感观 系统对这些随机噪声不敏感。 替换技术就是利用这个原理， 通过使用秘密信息比特替换随 机噪声，从而完成信息隐藏目 标。
(2)计算峰值信噪比
• 峰值信噪比定义：
PSNR XY max x, y
p2 x, y 2
px,y px,y
x, y
• 峰值信噪比函数
• 测试脚本
【思考题】
• 1.LSB算法可以替换最低位，也可以 采用随机算法来替换低第四位中的 任何一位，因为图像低四位中的任 意一位的改变不影响图像文件的视 觉效果，自行设计一个LSB隐写算法， 将秘密信息随机嵌入到原始载体每 个像素的低四位中的任意一位。
【实验步骤】
• 1.嵌入秘密信息 • 2.提取秘密信息
提取秘密信息时，提取方需知 道隐藏的秘密信息的数量，使 用隐藏的秘密信息的数量值来 对载体图像进行分块。 • 3.游程编码方法在二值图像中 隐藏信息
携秘载体在视觉效果上和原始载体 有很大变化，通过不断修改 hidden.txt文本的值来增加隐藏的 信息容量。隐藏的信息越多，图像 的分块就越细，隐藏的效果就越好。
【实验环境】
• (1) WindowsXp或Vista操作系 统
• (2) MATLAB7.1科学计算软件 • (3) 二值图像文件
【原理简介】
• 二值图像又称为单色图像或黑白图像， 一般用1或者0表示黑色或白色像素点， 利用二值图像信息隐藏的方法主要是根 据二值图像中黑白像素的数量的比较来 隐藏信息。方法是把一个二值图像分成 一系列矩形图像区域B，某个图像区域B 中黑色像素的个数大于一半，则表示嵌 入0；如果白色像素的个数大于一半， 则表示嵌入1，但是当需要嵌入的比特 与所选区域的黑白象素的比例不一致时， 为了达到希望的像素关系，则需要修改 一些像素的颜色。
• 2.设计一种算法，用水印信息（二 值图像）的高四位替换载体图像 （灰度图像）的低四位，并提取水 印信息。
3.2 二值图像信息隐藏
• 【实验目的】 • 【实验环境】 • 【原理简介】 • 【实验步骤】 • 【思考题】
【实验目的】
• 了解二值图像的特点，掌握基 于二值图像的信息隐藏原理， 设计并实现两种基于二值图像 的信息隐藏方法。
【实验目的】
• 了解Patchwork信息隐藏特点， 掌握基于Patchwork的图像信 息隐藏原理，设计并实现一种 基于Patchwork信息隐藏方法。
• 该方法存在一定的缺陷，没有 明确界定哪些像素可以修改以 便于隐藏秘密信息，二值图像 中某些像素的修改可能会引起 二值图像视觉效果上的较大变 化，相应的水印嵌入算法可能 在较大程度破坏图像的质量。
• 为达到较好的隐藏效果，可以 采用游程编码方法在二值图像 中隐藏信息。
• 游程编码的概念在图像压缩的 过程中经常使用，如下图所示 的编码为：<0,3>, <1,5>, <0,4>, <1,2>,<0,1>。其中0 表示白色像素点，1表示黑色 像素点。
• BMP灰度图像的位平面图如右，每 个像素值为8bit二进制值，表示 该点亮度。
• 不同位平面对视觉影响不同，可 用下面系列图像表示。
去除第一位平面的图像和第一位平面
去除第1-7位平面的Lena图像和第1-7位平面
去除第1-4位 平面的图像和 第1-4位平面
• 图像高位平面对图像感官质量起主要作 用，去除图像最低几个位平面并不会造 成画面质量的明显下降。利用这个原理 可用秘密信息（或称水印信息）替代载 体图像低位平面以实现信息嵌入。
游程编码像素分布图
• 秘密信息嵌入的时候修改二值图像的游 程长度，如果秘密信息位是0，则修改 该游程长度为偶数；如果为1，则修改 游程长度为奇数；如果秘密信息的取值 与游程长度的奇偶性相匹配，则不改变 游程长度。提取的时候根据游程长度奇 偶性提取出秘密信息。在隐藏信息的时 候，改变游程的奇偶性是通过对下一个 游程的第一个像素的像素值进行修改， 因此当下一个游程的值为1的时候不能 修改。修改后的游程长度不能隐藏信息， 因此隐藏信息的位置是选取游程长度数 组的偶数位来隐藏。
方案中修改像素的位置非常固定， 都是修改每个图像块的所有行前面 的像素，这样隐藏信息后的图像在 视觉效果上和原始图像存在较大差 别，违背了信息隐藏不改变视觉效 果的原则。
为改变上述算法，可以采用游 程编码方法在二值图像中隐藏 信息。采用游程编码方式隐藏 的信息量较大，而且隐写后的 载体图像和原始载体图像从视 觉效果上看差别不大，是较好 的一种二值图像信息隐藏方法。