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信息安全概论第4章 信息隐藏技术
第四章 信息隐藏技术
第四章 信息隐藏技术
4.1 基本概念 4.2 信息隐藏技术 4.3 信息隐藏技术的攻击
4.1 基本概念
信息隐藏又称信息伪装，就是通过减少载体的某种冗余，如空 间冗余、数据冗余等，来隐藏敏感信息，达到某种特殊的目的。信息 隐藏打破了传统密码学的思维范畴，从一个全新的视角审视信息安全。 与传统的加密相比，信息隐藏的隐蔽性更强，在信息隐藏中，可以把 这两项技术结合起来，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觉察性的效果更佳。
本章总结
信息隐藏技术的发展历史悠久，但现代信息隐藏技术仅起源 于20世纪90年代，现代信息隐藏技术借助于数字多媒体作为 隐藏信息的载体数据，由于人类感知系统对数字多媒体的一 些信息变化不敏感，可以以此将一定用途的信息隐藏在其他 数字多媒体信息中，实现信息的隐藏。本章重点介绍了隐秘 技术中的两种基本实现——空域隐秘技术和变换域隐秘技术， 这些隐秘技术均是通过利用可公开的信息隐藏保密信息，获 得对信息安全性的保障。数字水印可以分为鲁棒性水印和脆 弱性水印，根据实现方式也分为基于空域的数字水印技术和 基于变换域的数字水印技术，数字水印技术将防伪信息和被 保护数据相融合，因此，通过数字水印可以实现对数字产品 的版权认证等功能。
4.3 信息隐藏的攻击
信息隐藏攻击者的主要目的为：
检测隐藏信息的存在性。 估计隐藏信息的长度和提取隐藏信息。 在不对隐藏对象做大的改动的前提下，删除或 扰乱隐藏对象中的嵌入信息。 一般称前两种为主动攻击，最后一种为被动攻 击。对不同用途的信息隐藏系统，其攻击者的 目的也不尽相同。
4.3 信息隐藏的攻击
LSB算法
第四章 信息隐藏技术
4.1 基本概念 4.2 信息隐藏技术 4.3 信息隐藏技术的攻击
4.1 基本概念
信息隐藏又称信息伪装，就是通过减少载体的某种冗余，如空 间冗余、数据冗余等，来隐藏敏感信息，达到某种特殊的目的。信息 隐藏打破了传统密码学的思维范畴，从一个全新的视角审视信息安全。 与传统的加密相比，信息隐藏的隐蔽性更强，在信息隐藏中，可以把 这两项技术结合起来，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觉察性的效果更佳。
本章总结
信息隐藏技术的发展历史悠久，但现代信息隐藏技术仅起源 于20世纪90年代，现代信息隐藏技术借助于数字多媒体作为 隐藏信息的载体数据，由于人类感知系统对数字多媒体的一 些信息变化不敏感，可以以此将一定用途的信息隐藏在其他 数字多媒体信息中，实现信息的隐藏。本章重点介绍了隐秘 技术中的两种基本实现——空域隐秘技术和变换域隐秘技术， 这些隐秘技术均是通过利用可公开的信息隐藏保密信息，获 得对信息安全性的保障。数字水印可以分为鲁棒性水印和脆 弱性水印，根据实现方式也分为基于空域的数字水印技术和 基于变换域的数字水印技术，数字水印技术将防伪信息和被 保护数据相融合，因此，通过数字水印可以实现对数字产品 的版权认证等功能。
4.3 信息隐藏的攻击
信息隐藏攻击者的主要目的为：
检测隐藏信息的存在性。 估计隐藏信息的长度和提取隐藏信息。 在不对隐藏对象做大的改动的前提下，删除或 扰乱隐藏对象中的嵌入信息。 一般称前两种为主动攻击，最后一种为被动攻 击。对不同用途的信息隐藏系统，其攻击者的 目的也不尽相同。
4.3 信息隐藏的攻击
LSB算法
《信息隐藏技术》PPT课件
有鲁棒性。 (5) 嵌入和检测的计算代价要足够小以进行实时处理。 (6) 在大多数情形下，水印检测不应该需要原始音频，即进行盲检测，因为
寻找原始音频是十分困难的。 (7) 水印算法最好是公开的，即安全性应依赖于密钥的选择而不是对算法进
行保密。
设计一个水印系统满足以上全部要求是很困难的。有些性质如鲁 棒性、透明性和数据容量之间是相互矛盾的，因此，在这些要求 中寻找最佳平衡是水印系统设计的目标。
精选课件
11
(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。
时域掩蔽比较直观，它是指强音和弱音同时或几乎同时出现时， 强音屏蔽弱音的现象。时域掩蔽包括超前掩蔽与滞后掩蔽。超前 掩蔽是指在强掩蔽声音出现前，被掩蔽声音不可听见。滞后掩蔽 是指在强掩蔽声音消失后，被掩蔽声音不可听见。产生时域掩蔽 的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间。一般来说， 超前掩蔽大约只有5~20ms，而滞后掩蔽可以持续50~200ms。
精选课件
22
13.3音频水印分类及比较
13.3.1 经典的音频信息隐藏技术
音频信息隐藏技术之间的区别主要体现在数据嵌入 /提取方案的不同，早期的方法主要有以下四种[38]：最不重要位方法、扩展频谱方法、相位编码方 法、回声隐藏方法。分别介绍如下：
2
一个好的音频水印算法应该具备如下性质： (1) 水印必须嵌入到宿主音频数据中，否则很容易被修改或除去。 (2) 水印必须具有感知透明性，即不能对原始音频的质量产生明显的影响。 (3) 为保证水印的安全性，一般在嵌入过程和检测过程中要使用密钥。 (4) 水印应该对 MP3 有损压缩、低通滤波、噪声、重采样等音频信号处理具
寻找原始音频是十分困难的。 (7) 水印算法最好是公开的，即安全性应依赖于密钥的选择而不是对算法进
行保密。
设计一个水印系统满足以上全部要求是很困难的。有些性质如鲁 棒性、透明性和数据容量之间是相互矛盾的，因此，在这些要求 中寻找最佳平衡是水印系统设计的目标。
精选课件
11
(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。
时域掩蔽比较直观，它是指强音和弱音同时或几乎同时出现时， 强音屏蔽弱音的现象。时域掩蔽包括超前掩蔽与滞后掩蔽。超前 掩蔽是指在强掩蔽声音出现前，被掩蔽声音不可听见。滞后掩蔽 是指在强掩蔽声音消失后，被掩蔽声音不可听见。产生时域掩蔽 的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间。一般来说， 超前掩蔽大约只有5~20ms，而滞后掩蔽可以持续50~200ms。
精选课件
22
13.3音频水印分类及比较
13.3.1 经典的音频信息隐藏技术
音频信息隐藏技术之间的区别主要体现在数据嵌入 /提取方案的不同，早期的方法主要有以下四种[38]：最不重要位方法、扩展频谱方法、相位编码方 法、回声隐藏方法。分别介绍如下：
2
一个好的音频水印算法应该具备如下性质： (1) 水印必须嵌入到宿主音频数据中，否则很容易被修改或除去。 (2) 水印必须具有感知透明性，即不能对原始音频的质量产生明显的影响。 (3) 为保证水印的安全性，一般在嵌入过程和检测过程中要使用密钥。 (4) 水印应该对 MP3 有损压缩、低通滤波、噪声、重采样等音频信号处理具
信息隐藏简介ppt课件
1999年，国内组织成立了信息隐藏专家委 员会，定期主办信息隐藏方面的学术会议
国家863计划、973计划和国家自然科学基 金也都先后对信息隐藏方向给予了资助
四、目前的研究现状
已有的隐写算法和工具
LSB替换、随机调制 F5、OutGuess、MB 基于最小失真的PQ算法 基于量化指数调制的QIM算法 ......
信息隐藏将会在信息传输和网络通 信的安全保障机制中，扮演越来越 重要的角色
在武警部队信息化建设中发挥越来 越重要的作用
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
信息隐藏 ▪ 数字媒体的应用在互联网上呈爆炸式增长
▪ 原版被无限制的编辑、修改、拷贝、散布
二、什么是信息隐藏
▪ 集多学科理论与技术于一身 ▪ 利用载体信息的时间或空间冗余 ▪ 隐藏信息的同时，也隐藏了信息传递的过程
古老的隐写术
公元前440年，在古 希腊反抗波斯人的 战争中，为了安全 地传送军事情报， 奴隶主剃光奴隶的 头发，将情报刻在 奴隶的头上，待头 发长起后再派出去 传递秘密信息。
四、目前的研究现状
“数字图像隐写检测关键特征的提 取和优化理论研究”
获得国家自然科学基金面上项目的资助 资助经费达到了73万元
四、目前的研究现状
“数字图像隐写检测关键特征的提 取和优化理论研究”
图像特征提取理论依据研究 图像校准与特征有效性的理论模型构建 特征的选择和融合算法研究
总结
—— 信息安全的新战场
主讲：张 敏 情 单位：* * * * 大 学
为什么需要信息隐藏 什么是信息隐藏 主要应用领域 目前的研究现状
一、为什么需要信息隐藏
依靠密码学不能解决信息进行破
国家863计划、973计划和国家自然科学基 金也都先后对信息隐藏方向给予了资助
四、目前的研究现状
已有的隐写算法和工具
LSB替换、随机调制 F5、OutGuess、MB 基于最小失真的PQ算法 基于量化指数调制的QIM算法 ......
信息隐藏将会在信息传输和网络通 信的安全保障机制中，扮演越来越 重要的角色
在武警部队信息化建设中发挥越来 越重要的作用
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
信息隐藏 ▪ 数字媒体的应用在互联网上呈爆炸式增长
▪ 原版被无限制的编辑、修改、拷贝、散布
二、什么是信息隐藏
▪ 集多学科理论与技术于一身 ▪ 利用载体信息的时间或空间冗余 ▪ 隐藏信息的同时，也隐藏了信息传递的过程
古老的隐写术
公元前440年，在古 希腊反抗波斯人的 战争中，为了安全 地传送军事情报， 奴隶主剃光奴隶的 头发，将情报刻在 奴隶的头上，待头 发长起后再派出去 传递秘密信息。
四、目前的研究现状
“数字图像隐写检测关键特征的提 取和优化理论研究”
获得国家自然科学基金面上项目的资助 资助经费达到了73万元
四、目前的研究现状
“数字图像隐写检测关键特征的提 取和优化理论研究”
图像特征提取理论依据研究 图像校准与特征有效性的理论模型构建 特征的选择和融合算法研究
总结
—— 信息安全的新战场
主讲：张 敏 情 单位：* * * * 大 学
为什么需要信息隐藏 什么是信息隐藏 主要应用领域 目前的研究现状
一、为什么需要信息隐藏
依靠密码学不能解决信息进行破
第2讲 信息隐藏技术基本原理
(5) Riesz基存在性：存在 g V0 ，使
g(x k) | k Z 构成 V0 的Riesz基
27
信息科学与技术学院计算机系
多分辨分析的直观含义
❖人观察目标，设他所处的尺度为 j ，观察目标
所获得的信息为 V j
❖当他走近目标，即尺度增加到 j+1 ，观察目标 所获得的信息应该比尺度 j 下获得的信息更为 丰富，即 V j V j1
❖ 时（空）域是数字信号的自然表示
❖ 信号变换是数字信号处理研究的一个重要方面， 即利用各种正交变换的性质和特点，将信号转 换到变换域中进行处理
❖ 离散傅立叶变换（DFT）域是信号做傅立叶变 换的系数，系数分布代表信号的频谱分布
❖ 离散余弦变换（DCT）域是取信号傅立叶变换 的余弦部分（实部）
❖ 离散小波变换（DWT）域是信号的小波变换系
❖ 短时傅立叶变换（STFT）：用窗口取得某一时 间段的信号，再分析其频谱
STFTx (t, f )
x(t)g * (t t) e j2ftdt
变换核
窗函数
21
信息科学与技术学院计算机系
短时傅立叶变换的特点
❖ 取较窄的时间窗，可以得到较好的时间分辨率， 但是其频率分辨率降低
❖ 尺度越大，距离越近，信息越丰富；反之，如 果远离目标，即尺度减小到 j-1，则观察目标所 获得的信息比尺度 j 下获得的信息更为减少。 尺度越小，距离越远，信息越稀少
28
信息科学与技术学院计算机系
小波函数与MRA的关系
❖令 W j 是 V j 在 V j1中的正交补空间，即
V j1 V j W j
17
信息科学与技术学院计算机系
语音信号的时频域表示
g(x k) | k Z 构成 V0 的Riesz基
27
信息科学与技术学院计算机系
多分辨分析的直观含义
❖人观察目标，设他所处的尺度为 j ，观察目标
所获得的信息为 V j
❖当他走近目标，即尺度增加到 j+1 ，观察目标 所获得的信息应该比尺度 j 下获得的信息更为 丰富，即 V j V j1
❖ 时（空）域是数字信号的自然表示
❖ 信号变换是数字信号处理研究的一个重要方面， 即利用各种正交变换的性质和特点，将信号转 换到变换域中进行处理
❖ 离散傅立叶变换（DFT）域是信号做傅立叶变 换的系数，系数分布代表信号的频谱分布
❖ 离散余弦变换（DCT）域是取信号傅立叶变换 的余弦部分（实部）
❖ 离散小波变换（DWT）域是信号的小波变换系
❖ 短时傅立叶变换（STFT）：用窗口取得某一时 间段的信号，再分析其频谱
STFTx (t, f )
x(t)g * (t t) e j2ftdt
变换核
窗函数
21
信息科学与技术学院计算机系
短时傅立叶变换的特点
❖ 取较窄的时间窗，可以得到较好的时间分辨率， 但是其频率分辨率降低
❖ 尺度越大，距离越近，信息越丰富；反之，如 果远离目标，即尺度减小到 j-1，则观察目标所 获得的信息比尺度 j 下获得的信息更为减少。 尺度越小，距离越远，信息越稀少
28
信息科学与技术学院计算机系
小波函数与MRA的关系
❖令 W j 是 V j 在 V j1中的正交补空间，即
V j1 V j W j
17
信息科学与技术学院计算机系
语音信号的时频域表示
信息隐藏技术ppt课件
LSB隐写是一种简单而又有效的信息隐藏技 术。其特点是容量大、对载体图像质量影响 小、嵌入速度快。可应用于灰度图像、彩色 图像、视频和音频等。
图像位平面越高,对灰度值的贡献越大
2.3 数字图像隐写-- LSB图像密写方法
LSB密写嵌入的基本方法：
LSB密写提取的基本方法
直接提取出最低比特位
1. 将欲嵌入的秘密信息转化为比特流
MN
d(m,n)2
MS=Em=1n1 MN
其中, d (m ,n )是位置(m ,n)上隐写图像和原始图像的像
素值的差值
10
3.2 基于LSB的隐写技术
隐写的图像质量评价方法:
PSNR(peak signal-to-noise ratio)
峰值信噪比
P= S -1 N 2 1 2 0 M 5 R m M = l 1 n N 1 5 o d N ( m , n g ) 2
2. Bmp图像的基本结构是什么？
3. 数字图像的像素是怎样定义位平面的？ 4. LSB算法的嵌入规则是什么？具有哪些优点？ LSB有如下缺点： 1) 嵌入消息较大时，所花时间较长。 2) 只能处理简单的流格式的文件。 3) 为了满足水印的不可见性，允许嵌入的水印强度较低，对空域的各种操作较为敏感。 4) 基本的LSB算法抗JPEG压缩能力弱。 5) 鲁棒性差。 LSB算法有如下优点： 1) 算法简单，易于实现，计算速度也快。 2) 在基础算法上能够很快的进行改进，并在脆弱性水印中应用广泛。 3) 由于能在最低有效位（一般是最后两位）进行嵌入，故对于256色（8位）的RGB图像 在3层图像中均可插入1/8到1/4的消息，总的来说，容量还是足够大的。
型、文件大小、偏移字节等信息； 2 位图信息头数据结构（40字节），它包含有BMP图像的长、
图像位平面越高,对灰度值的贡献越大
2.3 数字图像隐写-- LSB图像密写方法
LSB密写嵌入的基本方法：
LSB密写提取的基本方法
直接提取出最低比特位
1. 将欲嵌入的秘密信息转化为比特流
MN
d(m,n)2
MS=Em=1n1 MN
其中, d (m ,n )是位置(m ,n)上隐写图像和原始图像的像
素值的差值
10
3.2 基于LSB的隐写技术
隐写的图像质量评价方法:
PSNR(peak signal-to-noise ratio)
峰值信噪比
P= S -1 N 2 1 2 0 M 5 R m M = l 1 n N 1 5 o d N ( m , n g ) 2
2. Bmp图像的基本结构是什么？
3. 数字图像的像素是怎样定义位平面的？ 4. LSB算法的嵌入规则是什么？具有哪些优点？ LSB有如下缺点： 1) 嵌入消息较大时，所花时间较长。 2) 只能处理简单的流格式的文件。 3) 为了满足水印的不可见性，允许嵌入的水印强度较低，对空域的各种操作较为敏感。 4) 基本的LSB算法抗JPEG压缩能力弱。 5) 鲁棒性差。 LSB算法有如下优点： 1) 算法简单，易于实现，计算速度也快。 2) 在基础算法上能够很快的进行改进，并在脆弱性水印中应用广泛。 3) 由于能在最低有效位（一般是最后两位）进行嵌入，故对于256色（8位）的RGB图像 在3层图像中均可插入1/8到1/4的消息，总的来说，容量还是足够大的。
型、文件大小、偏移字节等信息； 2 位图信息头数据结构（40字节），它包含有BMP图像的长、
《信息隐藏技术》 课件 第5章 基于数字图像的信息隐藏算法
载体的亚仿射置乱对隐藏信息具有同样的置乱效果,提高了 本算法的鲁棒性。
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
3.抗分析性分析
在隐藏区域的选取上,lαβ-CGBP算法对载体图像进行两 次lαβ颜色分解,隐藏区域较为隐蔽,且目前专门针对lαβ颜色
空间进行有效分析的信息隐藏分析方法较少。
4.隐藏信息量分析
嵌入信息量取决于lαβ-CGBP算法选择的载体图像以及
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
3.信息隐藏的流程与步骤
基于lαβ与组合广义位平面的信息隐藏算法的信息隐藏
共分为五个算法
图5-5-基于lαβ和 CGBP的信息隐藏算法流程
第五章基于数字图像的信息隐藏算法 4.信息的提取 根据隐藏信息时的步骤,提取隐藏信息的过程分为以下
色分解,对β分量进行灰度转换,并进行位平面分解,按照规则3
隐藏信息的Hash(记为RH)。接收方利用RH 与RL中嵌入信息 Hash值的比较可以快速判断含密图像是否被篡改。
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
4.信息的提取
根据隐藏信息时的算法,提取信息的过程分为五个步骤: (1) 对含密图像进行CL多小波变换,得到LL1子图的4个分 量子图。
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
第五章 基于数字图像的信息 隐藏算法
1. 基于lαβ与组合广义位平面的信息隐藏算法
2. 基于 CL多小波与 DCT的信息隐藏算法 3. 空间域与变换域在信息隐藏算法中的联合应用方法 4. 基于 GHM 与颜色迁移理论的信息隐藏算法 5. 基于 CARDBAL2与颜色场结构法的信息隐藏算法
如图 5-1(c)所示。抽取与转化过程如式(5-1)所示:
其中,R、G、B 为载体图像的RGB分量值,R"、G"和B"为对l分
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
3.抗分析性分析
在隐藏区域的选取上,lαβ-CGBP算法对载体图像进行两 次lαβ颜色分解,隐藏区域较为隐蔽,且目前专门针对lαβ颜色
空间进行有效分析的信息隐藏分析方法较少。
4.隐藏信息量分析
嵌入信息量取决于lαβ-CGBP算法选择的载体图像以及
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
3.信息隐藏的流程与步骤
基于lαβ与组合广义位平面的信息隐藏算法的信息隐藏
共分为五个算法
图5-5-基于lαβ和 CGBP的信息隐藏算法流程
第五章基于数字图像的信息隐藏算法 4.信息的提取 根据隐藏信息时的步骤,提取隐藏信息的过程分为以下
色分解,对β分量进行灰度转换,并进行位平面分解,按照规则3
隐藏信息的Hash(记为RH)。接收方利用RH 与RL中嵌入信息 Hash值的比较可以快速判断含密图像是否被篡改。
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
4.信息的提取
根据隐藏信息时的算法,提取信息的过程分为五个步骤: (1) 对含密图像进行CL多小波变换,得到LL1子图的4个分 量子图。
第五章基于数字图像的信息隐藏算法
第五章 基于数字图像的信息 隐藏算法
1. 基于lαβ与组合广义位平面的信息隐藏算法
2. 基于 CL多小波与 DCT的信息隐藏算法 3. 空间域与变换域在信息隐藏算法中的联合应用方法 4. 基于 GHM 与颜色迁移理论的信息隐藏算法 5. 基于 CARDBAL2与颜色场结构法的信息隐藏算法
如图 5-1(c)所示。抽取与转化过程如式(5-1)所示:
其中,R、G、B 为载体图像的RGB分量值,R"、G"和B"为对l分
信息隐藏技术课件
2022
技术挑战
隐藏容量：如何 在有限的空间内 隐藏更多的信息
隐藏效果：如何 保证隐藏信息的 不可见性和不可
检测性
隐藏算法：如何 设计高效的隐藏 算法，提高隐藏
速度
隐藏安全性：如 何保证隐藏信息 的安全性，防止 信息泄露和篡改
信息隐藏技术分类
数字水印技术
数字水印技术是一种将信息嵌 入到数字媒体中的技术
信息隐藏技术课件
演讲人
目录
01. 信 息 隐 藏 技 术 概 述
02. 信 息 隐 藏 技 术 分 类
03.
信息隐藏技术应用实 例
04.
信息隐藏技术的发展 趋势
信息隐藏技术概述
技术原理
01
02
03
04
信息隐藏技 术是将信息 嵌入到其他 载体中，如 图像、音频、 视频等
嵌入信息后， 载体的外观 和功能不受 影响
信息隐藏技术应用实 例
图像隐写术
原理：将信息隐藏在图像中，
A
通过改变图像的像素值来传递
信息
B
应用：数字水印、版权保护、 信息加密等
技术：LSB（最低有效位）、
C
DCT（离散余弦变换）、DWT
（离散小波变换）等
D
特点：隐蔽性强，不易被检测 到，但传输速度较慢
音频隐写术
01 原理：将信息隐藏在音频文件中，通过改 变音频信号的某些特征来隐藏信息
数字水印技术可以保护版权， 防止盗版
数字水印技术可以分为鲁棒水 印和脆弱水印
鲁棒水印可以抵抗各种攻击， 如压缩、裁剪、缩放等
脆弱水印可以检测到数字媒体 的篡改和伪造
数字水印技术可以应用于图像、 音频、视频等多种数字媒体
信息隐藏技术_第二章_多媒体与密码学技术基础
•imread, imwrite
JPG, TIFF, GIF, BMP, PNG, HDF, PCX, ……
2020/10/14
10
.
BITMAP
•typedef struct tagBITMAP {
LONG bmType; LONG bmWidth; LONG bmHeight; LONG bmWidthBytes; WORD bmPlanes; WORD bmBitsPixel; LPVOID bmBits; } BITMAP, *PBITMAP;
•RGB 彩色空间与YUV彩色空间（YCbCr） •HSI彩色空间
H，色调；S，饱和度；I，光强度。
•YIQ彩色空间
Y，亮度；I、Q，色度。
2020/10/14
6
.
采样
•4:4:4 YCbCr
•4:2:2 YCbCr
2020/10/14
7
.
采样
•4:1:1 YCbCr
•4:2:0 YCbCr
2020/10/14
2020/10/14
12
.
History of Lena image
•First Lady of Internet
May 1997
2020/10/14
13
.
Lena
•戴维·C·蒙森（David C.Munson）,IEEE图 像处理汇刊（IEEE Transactions on Image Processing）的主编, 在1996年1月引用了 两个原因来说明莱娜图在科研领域流行的原 因：1.该图适度的混合了细节、平滑区域、 阴影和纹理，从而能很好的测试各种图像处 理算法。2.Lena是个美女，对于图象处理界 的研究者（大部分都是男性）来说，美女图 可以有效的吸引他们来做研究。
JPG, TIFF, GIF, BMP, PNG, HDF, PCX, ……
2020/10/14
10
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BITMAP
•typedef struct tagBITMAP {
LONG bmType; LONG bmWidth; LONG bmHeight; LONG bmWidthBytes; WORD bmPlanes; WORD bmBitsPixel; LPVOID bmBits; } BITMAP, *PBITMAP;
•RGB 彩色空间与YUV彩色空间（YCbCr） •HSI彩色空间
H，色调；S，饱和度；I，光强度。
•YIQ彩色空间
Y，亮度；I、Q，色度。
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采样
•4:4:4 YCbCr
•4:2:2 YCbCr
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采样
•4:1:1 YCbCr
•4:2:0 YCbCr
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History of Lena image
•First Lady of Internet
May 1997
2020/10/14
13
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Lena
•戴维·C·蒙森（David C.Munson）,IEEE图 像处理汇刊（IEEE Transactions on Image Processing）的主编, 在1996年1月引用了 两个原因来说明莱娜图在科研领域流行的原 因：1.该图适度的混合了细节、平滑区域、 阴影和纹理，从而能很好的测试各种图像处 理算法。2.Lena是个美女，对于图象处理界 的研究者（大部分都是男性）来说，美女图 可以有效的吸引他们来做研究。
信息隐藏技术培训课件
• 一旦发现未经授权的拷贝，就可以根据此拷贝所恢复出的指纹来 Network and Information Security 确定它的来源。
第6章 信息隐藏技术
6.2.8 数字水印的主要应用领域(2)
3．标题与注释 • 标题与注释是将作品的标题、注释等内容（如，一幅照片的 拍摄时间和地点等）以水印形式嵌入该作品中，这种隐式注 释不需要额外的带宽，且不易丢失。
3．透明性(Invisibility)
4．安全性（Security）
5．自恢复性（Self-recovery）
6．可纠错性（Corrective）
Network and Information Security
第6章 信息隐藏技术
6.1.4 信息隐藏技术的主要分支与应用
信息隐藏
隐蔽信道
隐写术
匿名通信
Network and Information Security
第6章 信息隐藏技术
6.1.2 信息隐藏基本原理
密钥 密钥
秘密信息 宿主信息
编码器
隐蔽宿主
检测器
秘密信息 宿主信息
图6-1 信息隐藏系统模型 信息隐藏技术主要由下述两部分组成：
1．信息嵌入算法（编码器），它利用密钥来实现秘密信息的隐藏。
Network and Information Security
第6章 信息隐藏技术
6.2.6 数字水印的攻击类型及对策
• 若要把数字水印技术真正地应用到实际的版权 保护、内容认证等领域，必须考虑系统可能受 到的各种攻击。
• 不同的应用场合有不同的抗攻击能力要求。
• 抗攻击能力是数字水印系统评测最重要的性能
指标，系统地了解攻击的种类及抗攻击策略对
【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。
信息加密隐藏技术..58页PPT
谢谢！
58
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
信息加密隐藏技术..
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
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图像各个位平面的作用
第四章 信息隐藏技术
图4－2 lena位图
信息隐藏与数字水印电子教案
图像各个位平面的作用
第四章 信息隐藏技术
图4－3 Barbara位图
信息隐藏与数字水印电子教案
图像各个位平面的作用
第四章 信息隐藏技术
图4－4 Barbara去位图
信息隐藏与数字水印电子教案
图像各个位平面的作用
信息隐藏与数字水印电子教案
Lena位平面
第四章 信息隐藏技术
信息隐藏与数字水印电子教案
第四章 信息隐藏技术
位平面特性 •位平面越高，对灰度值的贡献越大
•位平面越高，相邻比特的相关也越强
•最低位平面类似随机噪声
信息隐藏与数字水印电子教案
4.1 时空域替换技术
图像各个位平面的作用
第四章 信息隐藏技术
很难感知。
信息隐藏与数字水印电子教案
位平面Bit plane
. .. Gray scale
value of 78 represented
by 8 bits
0
1
0
1
0
1
78 = 1
1100源自Pixel location
第四章 信息隐藏技术
Lowest 3 of the 8 bit planes
信息隐藏与数字水印电子教案
●学习重点： １）信息隐藏的时空域与变换域概念； ２）信息隐藏的算法。
信息隐藏与数字水印电子教案
4.0 引言
第四章 信息隐藏技术
根据载体的不同，信息隐藏可以分为 图像、视频、音频、文本和其他各类数 据的信息隐藏。在不同的载体中，信息 隐藏的方法有所不同，需要根据载体的 特征，选择合适的隐藏算法。比如，图 像、视频和音频中的信息隐藏，利用了 人的感官对于这些载体的冗余度来隐藏 信息; 而文本或其他各类数据，需要从另 外一些角度来设计隐藏方案。
§从这些例子可以看出，每一个位平面对图像 能量的贡献大小，也可以帮助我们理解如何 选择信息隐藏的位置，达到不易察觉的目的。
信息隐藏与数字水印电子教案
目录
4.1 时空域替换技术 4.2 变换域技术 4.3 文本信息隐藏技术 4.4
第四章 信息隐藏技术
返回总目录
信息隐藏与数字水印电子教案
第四章 信息隐藏技术
●基本要求： １）了解信息隐藏的时空域替换技术； ２）了解信息隐藏的变换域技术； ３）通过一些具体算法熟悉信息隐藏技术。
信息隐藏与数字水印电子教案
4.1 时空域替换技术
第四章 信息隐藏技术
§ 任何多媒体信息，在数字化时，都会产生物理 随机噪声，而人的感观系统对这些随机噪声是 不敏感的
§ 替换技术就是利用这个原理，试图用秘密信息 比特替换掉随机噪声，以达到隐藏秘密信息的 目的
§ 时空域：原始的载体数据称为时空域数据，而 经过DCT等变换处理后的载体数据称为变换域 数据，下面通过例子来说明图像中可以用来隐 藏信息的地方。
信息隐藏与数字水印电子教案
第四章 信息隐藏技术
根据嵌入算法，我们可以大致把信息隐藏算法分 成以下六类：
1.替换系统：用秘密信息替代隐蔽宿主的冗余部 分。
2.变换域技术：在信号的变换域嵌入秘密信息(如 在频域)。
3.扩展频谱技术：采用扩频通信的思想。
4.统计方法：通过更改伪装载体的若干统计特性 对信息进行编码，并在提取过程中采用假设检验方法 。
信息隐藏与数字水印电子教案
4.1.1 图像的基本表示
第四章 信息隐藏技术
一幅图像是由很多个像素(Pixel)点组成的，像 素是构成图像的基本元素。比如，一幅图像的大小是 640×480，则说明这个图像在水平方向上有640个像 素点，在垂直方向上有480个像素点。图像可分为灰 度图像和彩色图像。
信息隐藏与数字水印电子教案
5.失真技术：通过信号失真来保存信息，在解码 时测量与原始载体的偏差
6.载体生成方法：对信息进行编码以生成用于秘 密通信的伪装载体。
信息隐藏与数字水印电子教案
第四章 信息隐藏技术
因此，用秘密信息替代伪装载体中的 冗余部分，替换技术是最直观的一种隐 藏算法，也称为空间域算法。
除此之外，对图像进行变换也是信息 隐藏常用的一种手段，称为变换域算法 。
第四章 信息隐藏技术
图4－5 Barbara去高低位图
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Lena gray image
第四章 信息隐藏技术
信息隐藏与数字水印电子教案
Lena位平面
第四章 信息隐藏技术
信息隐藏与数字水印电子教案
Lena位平面
第四章 信息隐藏技术
信息隐藏与数字水印电子教案
Lena位平面
第四章 信息隐藏技术
第四章 信息隐藏技术
数字图像一般用矩阵来表示，图像的空间坐标 X、Y被量化为m×n个像素点，如果每个像素点仅 由灰度值表示，则这种图像称为灰度图像; 如果每 个像素点由红、绿、蓝三基色组成，则这种图像称 为彩色图像。在彩色图像中，任何颜色都可以由这 三种基本颜色以不同的比例调和而成。灰度图像的 灰度值构成灰度图像的矩阵表示; 彩色图像可以用 类似于灰度图像的矩阵表示，只是在彩色图像中，
由三个矩阵组成，每一个矩阵代表三基色之一。
信息隐藏与数字水印电子教案
第四章 信息隐藏技术
对于一幅灰度图像来说，如果每个像素点的灰 度值仅取0或1，则这种图像称为二值图像; 如果灰度 值的取值范围为0～255，每个像素点可用8 bit来表 示，则记为(a7，a6，…，a0)，其中ai=0或1(i=0，… ，7)。对于每个像素点来说，都取其中的某一位就 构成了一幅二值图像。比如，所有像素点都取a0位 ，则这种图像称为该图像的第0位位平面(即是最低 位位平面)图像，依次类推，共有8个位平面图像（ 如图4－1所示）。
信息隐藏与数字水印电子教案
4.1
图像的位平面概念
时空域替换技术
第四章 信息隐藏技术
8
7
6
5
4
8
3
2
1
1
12 345678
图4－1 图像象素的灰度表示
信息隐藏与数字水印电子教案
第四章 信息隐藏技术
各个位平面图像的效果如图4－2、4－3 所示。图中第1张是8位灰度图像，后面依次 是从低位到高位的位平面图像。从这几个位 平面图像中可以看出，较高位的位平面图像 反映了原始图像的轮廓信息，而较低位的位 平面图像看上去几乎与原始图像无关。如果 我们将原始图像的每个像素点的最低位一律 变成0，则图像效果如图4-5所示，显而易见 ， 这两幅图像的差别是非常小的，人眼视觉
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图4－2 lena位图
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图4－3 Barbara位图
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图像各个位平面的作用
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图4－4 Barbara去位图
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Lena位平面
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位平面特性 •位平面越高，对灰度值的贡献越大
•位平面越高，相邻比特的相关也越强
•最低位平面类似随机噪声
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4.1 时空域替换技术
图像各个位平面的作用
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很难感知。
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位平面Bit plane
. .. Gray scale
value of 78 represented
by 8 bits
0
1
0
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0
1
78 = 1
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●学习重点： １）信息隐藏的时空域与变换域概念； ２）信息隐藏的算法。
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根据载体的不同，信息隐藏可以分为 图像、视频、音频、文本和其他各类数 据的信息隐藏。在不同的载体中，信息 隐藏的方法有所不同，需要根据载体的 特征，选择合适的隐藏算法。比如，图 像、视频和音频中的信息隐藏，利用了 人的感官对于这些载体的冗余度来隐藏 信息; 而文本或其他各类数据，需要从另 外一些角度来设计隐藏方案。
§从这些例子可以看出，每一个位平面对图像 能量的贡献大小，也可以帮助我们理解如何 选择信息隐藏的位置，达到不易察觉的目的。
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●基本要求： １）了解信息隐藏的时空域替换技术； ２）了解信息隐藏的变换域技术； ３）通过一些具体算法熟悉信息隐藏技术。
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4.1 时空域替换技术
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§ 任何多媒体信息，在数字化时，都会产生物理 随机噪声，而人的感观系统对这些随机噪声是 不敏感的
§ 替换技术就是利用这个原理，试图用秘密信息 比特替换掉随机噪声，以达到隐藏秘密信息的 目的
§ 时空域：原始的载体数据称为时空域数据，而 经过DCT等变换处理后的载体数据称为变换域 数据，下面通过例子来说明图像中可以用来隐 藏信息的地方。
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根据嵌入算法，我们可以大致把信息隐藏算法分 成以下六类：
1.替换系统：用秘密信息替代隐蔽宿主的冗余部 分。
2.变换域技术：在信号的变换域嵌入秘密信息(如 在频域)。
3.扩展频谱技术：采用扩频通信的思想。
4.统计方法：通过更改伪装载体的若干统计特性 对信息进行编码，并在提取过程中采用假设检验方法 。
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4.1.1 图像的基本表示
第四章 信息隐藏技术
一幅图像是由很多个像素(Pixel)点组成的，像 素是构成图像的基本元素。比如，一幅图像的大小是 640×480，则说明这个图像在水平方向上有640个像 素点，在垂直方向上有480个像素点。图像可分为灰 度图像和彩色图像。
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5.失真技术：通过信号失真来保存信息，在解码 时测量与原始载体的偏差
6.载体生成方法：对信息进行编码以生成用于秘 密通信的伪装载体。
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第四章 信息隐藏技术
因此，用秘密信息替代伪装载体中的 冗余部分，替换技术是最直观的一种隐 藏算法，也称为空间域算法。
除此之外，对图像进行变换也是信息 隐藏常用的一种手段，称为变换域算法 。
第四章 信息隐藏技术
图4－5 Barbara去高低位图
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Lena gray image
第四章 信息隐藏技术
信息隐藏与数字水印电子教案
Lena位平面
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Lena位平面
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第四章 信息隐藏技术
数字图像一般用矩阵来表示，图像的空间坐标 X、Y被量化为m×n个像素点，如果每个像素点仅 由灰度值表示，则这种图像称为灰度图像; 如果每 个像素点由红、绿、蓝三基色组成，则这种图像称 为彩色图像。在彩色图像中，任何颜色都可以由这 三种基本颜色以不同的比例调和而成。灰度图像的 灰度值构成灰度图像的矩阵表示; 彩色图像可以用 类似于灰度图像的矩阵表示，只是在彩色图像中，
由三个矩阵组成，每一个矩阵代表三基色之一。
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对于一幅灰度图像来说，如果每个像素点的灰 度值仅取0或1，则这种图像称为二值图像; 如果灰度 值的取值范围为0～255，每个像素点可用8 bit来表 示，则记为(a7，a6，…，a0)，其中ai=0或1(i=0，… ，7)。对于每个像素点来说，都取其中的某一位就 构成了一幅二值图像。比如，所有像素点都取a0位 ，则这种图像称为该图像的第0位位平面(即是最低 位位平面)图像，依次类推，共有8个位平面图像（ 如图4－1所示）。
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图像的位平面概念
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8
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12 345678
图4－1 图像象素的灰度表示
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各个位平面图像的效果如图4－2、4－3 所示。图中第1张是8位灰度图像，后面依次 是从低位到高位的位平面图像。从这几个位 平面图像中可以看出，较高位的位平面图像 反映了原始图像的轮廓信息，而较低位的位 平面图像看上去几乎与原始图像无关。如果 我们将原始图像的每个像素点的最低位一律 变成0，则图像效果如图4-5所示，显而易见 ， 这两幅图像的差别是非常小的，人眼视觉