信息隐藏与数字水印概述
信息隐藏技术在数字水印中的应用研究
信息隐藏技术在数字水印中的应用研究随着数字媒体的迅猛发展，数字水印技术已成为一种重要的信息隐藏手段。
信息隐藏技术可以将一些私密信息嵌入到普通的数字媒体中，从而实现信息传递和保护的双重目的。
在数字水印技术中，信息隐藏技术的应用尤为重要。
本文将分析信息隐藏技术在数字水印中的应用研究现状以及未来发展趋势。
一、信息隐藏技术的基本概念信息隐藏技术是一种利用编码算法和数学模型将信息嵌入到载体中的技术。
信息隐藏技术可以通过改变载体的一些细节或参数来保证信息的嵌入和隐藏。
信息隐藏技术包括多种方法，如隐写术、数字水印等。
其中，数字水印技术是一种将数字信息嵌入到数字媒体（如图片、音频、视频等）中的信息隐藏手段。
数字水印技术是一种基于信息隐藏技术的保护知识产权的技术。
数字水印可以将一些非常难以被发现的标记或数据嵌入到数字媒体中，从而对数字内容进行标记、识别、跟踪和保护。
数字水印可以实现对多种类型数字媒体的保护，如音频、视频、图像、文本等。
数字水印技术主要应用于版权保护、鉴定和追踪、文档保密和安全认证等领域。
与传统的版权保护技术相比，数字水印技术具有隐蔽性、不可删除性、不可更改性等特点，更加适用于数字信息的保护。
二、数字水印的实现方式数字水印的实现方式主要有两种：盲水印和非盲水印。
盲水印是一种在不需要对原始载体进行修改的情况下进行水印嵌入和提取的数字水印技术。
在嵌入过程中，盲水印可以通过关键字或授权方式将水印信息与载体绑定，从而可以在不破坏载体质量的情况下进行水印提取。
盲水印主要应用于文本、图像、声音等数字媒体的保护和版权鉴定。
非盲水印是一种需要对原始载体进行修改的数字水印技术。
在嵌入过程中，非盲水印将水印信息嵌入到载体中，并对载体进行一些改变或修饰。
非盲水印主要应用于音频和视频等数字媒体的保护和篡改鉴定。
三、信息隐藏技术在数字水印中的应用研究现状信息隐藏技术在数字水印中的应用研究已经得到广泛关注，相关领域的学者已经做了大量的研究和实验。
信息隐藏技术在数字水印中的应用探究
信息隐藏技术在数字水印中的应用探究随着数字化时代的到来，数字媒体成为人们日常生活不可或缺的一部分。
然而，数字内容的广泛传播也给版权保护、数据完整性等方面带来了挑战。
为了解决这些问题，人们开始研究和应用信息隐藏技术，其中数字水印技术成为一种重要的手段。
本文将探究信息隐藏技术在数字水印中的应用，分析其原理和发展趋势。
一、信息隐藏技术的基本原理信息隐藏技术是通过在数字媒体中插入一种无感知的信息，使其不影响原始媒体内容的可视和可听性，同时实现对信息的确认和提取。
数字水印技术作为信息隐藏技术的一种形式，主要通过修改或嵌入数字媒体中的像素值、频谱或数据等，使得水印可以被嵌入和提取。
在数字水印中，嵌入的信息被称为水印信息，而被嵌入信息的数字媒体被称为载体。
嵌入水印的过程主要包含以下步骤：1. 选择合适的水印嵌入域：可以选择像素域、频域或压缩域等进行嵌入。
不同的域选择将影响水印的可靠性和对原始媒体的干扰程度。
2. 将水印信息与载体进行融合：通过修改载体中的像素或数据，将水印信息嵌入到载体中。
这一步骤可以使用不同的算法和技术来实现，如Least Significant Bit (LSB) 替换法、离散余弦变换 (DCT) 等。
3. 水印数据的可靠性检测：在嵌入水印后，需要对水印数据的可靠性进行验证，以确保水印可以被正确提取出来。
二、数字水印的应用领域数字水印技术在多个领域都有着广泛的应用，其中包括版权保护、信息认证、数据完整性等。
1. 版权保护：数字水印技术可以嵌入到音频、视频等数字媒体中，以证明其所有权和保护作品的版权。
一旦其中的水印信息被篡改或删除，就可以通过检测和提取水印来追溯到侵权来源，维护数字内容的版权权益。
2. 信息认证：数字水印技术可以用于验证数字媒体的真实性和完整性。
例如，在数字图像中嵌入水印信息可以用于确定图像是否被篡改过；在音频文件中嵌入水印信息则可以用于确认音频的来源和完整性。
3. 数据完整性：数字水印技术可以用于保护数据的完整性，防止数据在传输或存储过程中被篡改。
信息隐藏——数字水印技术研究
信息隐藏——数字水印技术研究摘要: 作为隐蔽通信的主要技术手段和保护知识产权的有力武器, 以数字水印为代表的信息隐藏技术日趋成熟,本文充分介绍了数字水印技术的研究与应用领域，并展望了其未来发展前景。
关键词:信息隐藏数字水印前景计算机网络已广泛地应用于工业、商业、教育以及日常生活的各个领域,成为信息传输中不可缺少的基础设施。
但是,随之而出现的问题也十分严重:软件资源和数据信息受到非法的复制、篡改和毁坏。
在这种背景下,对多媒体数字信息安全的保护就成了当今数字时代的一个重要的研究课题。
数字水印(Digital Watermarking)技术则为上述问题提供了一套解决方案。
一、数字水印技术概述（一）概念数字水印是信息隐藏技术研究领域的一个重要分支，是实现版权保护的有效办法。
它是通过一定的算法将具有特定意义的标志性信息(水印)利用数字嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、视频等要保护的数字产品中，这种被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等，用以证明创作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据，同时通过对水印的检测和分析来保证数字信息完整性和可靠性。
在数字水印系统中，隐藏信息的丢失即意味着版权信息的丢失，从而也就失去了版权保护的功能，说明这一系统就是失败的。
（二）特征1.不可感知性: 有两个方面: 一个指视觉上的不可见性, 即因嵌入水印导致图像变化对观察者的视觉系统来讲应该是不可察觉的; 另一方面水印用统计方法也是不能恢复的, 如对大量的用同样方法和水印处理过的信息产品即使用统计方法也无法提取水印或确定水印的存在。
2.鲁棒性: 指不因图像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。
3.安全性: 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。
4.不可检测性: 指隐蔽载体与原始载体具有一致的特性。
计算机安全信息隐藏与水印复习
计算机安全信息隐藏与水印复习计算机安全信息隐藏与水印旨在通过对数据进行隐写处理，保护数据的安全性和完整性，防止信息被未经授权的人员访问或篡改。
本文将对计算机安全信息隐藏与水印相关概念、原理以及技术进行复习。
一、计算机安全信息隐藏的概念计算机安全信息隐藏是一种将敏感信息嵌入到特定的载体中，以达到隐藏和保护敏感信息不被非法获取的目的的技术。
它与传统的加密技术有所不同，信息隐藏不是对信息进行加密，而是将信息隐藏在载体数据中，使得外界无法察觉到信息的存在。
二、计算机安全信息隐藏的原理计算机安全信息隐藏的基本原理是将要隐藏的信息通过特定的算法加入到载体数据中，使得载体数据看起来没有发生变化，但隐藏的信息可以被提取出来。
隐藏信息的方法包括各种隐写术，如文本隐藏、图像隐藏、音频隐藏等。
1. 文本隐藏：将隐藏信息以不影响正常文本阅读的方式嵌入到文本中。
如通过在空格或字符的位置插入隐藏信息，或者通过改变字母的大小写或位移等方式隐藏信息。
2. 图像隐藏：将隐藏信息以不影响原图观感的方式嵌入到图像中。
常见的方法有最低有效位法、复制法、奇偶校验法等。
3. 音频隐藏：将隐藏信息以不影响音频质量的方式嵌入到音频中。
一般采用频率扩展、相位编码等方法来实现。
三、数字水印的概念数字水印是一种在数字媒体中嵌入特定信息的技术，其主要目的是保护数字媒体的版权及完整性。
数字水印一般分为可见水印和不可见水印两种形式。
可见水印指的是人眼可以看到的文本或图像，而不可见水印则指嵌入到数字媒体中但不会对人眼产生明显影响的信息。
四、数字水印的原理数字水印技术主要通过在原始媒体数据中嵌入特殊的信息，使得该信息对于一般用户是不可感知的。
数字水印的嵌入过程包括两个主要步骤：嵌入和提取。
在嵌入过程中，水印信息被嵌入到原始媒体数据中，而在提取过程中，通过特定的算法将嵌入的水印信息从载体媒体中提取出来。
1. 可见水印：可见水印一般通过改变图像或视频的像素值来实现。
信息隐藏
信息隐藏原理及应用--数字水印作用数字水印作用摘要随着多媒体技术和网络通信技术的迅速发展，针对文本、图片、视频等数字作品的侵权行为日益严重，如未经授权的传播、非法拷贝、恶意篡改等，给数字作品的版权保护工作带来巨大挑战。
而数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一个在开放的网络环境下，保护版权和认证来源及完整性的新型技术。
数字水印技术为数字产品的版权保护提供了一种新的解决方案，得到了人们的广泛关注。
作为信息隐藏技术的一个分支，数字水印有它的特点。
介绍数字水印技术的基本概念、基本特征和分类，数字水印技术广泛的应用领域，分析数字水印技术的应用前景。
关键词数字水印分类数据安全一信息隐藏与数字水印信息隐藏，，也称为信息伪装（Steganography），该单词来源于古希腊，意思是将有用或重要的信息隐藏于其他信息里面以掩饰其存在，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。
密码学是研究如何保护消息内容的，而伪装术是专门研究如何隐藏它们的存在性。
数字水印技术的基本思想源于古代的伪装术（密写术）。
古希腊的斯巴达人曾将军事情报刻在普通的木板上，用石蜡填平，收信的一方只要用火烤热木板，融化石蜡后就可以看到密信。
使用最广泛的密写方法恐怕要算化学密写了，牛奶、白矾、果汁等都曾充当过密写药水的角色。
大约700年前，在手工造纸技术中出现了纸张上的水印。
人类早期使用的保密通信手段大多数属于密写而不是密码。
但与密码技术相比，密写术始终没有发展成为一门独立的学科，其中的主要原因是密写术缺乏必要的理论基础。
数字水印（Digital Watermark）技术是将与多媒体内容相关或不相关的一些标示信息直接嵌入多媒体内容当中，但不影响原内容的使用价值，并不容易被人的知觉系统觉察或注意到。
通过这些隐藏在多媒体内容中的信息，可以确认内容创建者、购买者，或者验证内容是否真实完整。
数字水印中包含音像作品的版本、创作者、拥有者、发行人等信息，数据量并不大，一般控制在100位以内，与动辄上兆字节的音乐、影视文件相比犹如藏在草堆中的一根针。
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、
基于信息隐藏技术的数字水印研究
基于信息隐藏技术的数字水印研究数字水印是一种不可见的标识，它能够嵌入在数字内容中，从而防止信息被复制和非法使用。
数字水印技术有着广泛的应用，如音视频版权保护、图像识别和数据完整性验证等。
其中，信息隐藏技术是实现数字水印的核心，它的研究能够提高数字水印的鲁棒性和隐蔽性。
1. 信息隐藏技术信息隐藏技术是将目标信息嵌入到其他信号中，使得嵌入后的信号在保持可接受的质量损失的前提下，尽可能地保持原信号的相似性。
信息隐藏技术主要有两种：基于转换和基于编码。
前者是通过对原信号进行转换，如离散余弦变换和小波变换等，将嵌入信息嵌入到变换系数中；而后者则是通过对原信号进行编码，如LDPC码和Turbo码等，将嵌入信息嵌入到编码信息中。
2. 数字水印数字水印分为可见水印和不可见水印两种。
可见水印指的是在原图像上嵌入具有一定透明度的图像，以标识版权信息或加强图像的可信度。
而不可见水印则是将目标信息嵌入到图像、音频或视频等数字内容中，并且嵌入后的信息是不可感知的。
数字水印有着广泛的应用场景，如图像识别、版权保护、数据完整性验证等。
3. 数字水印的应用数字水印技术可以广泛应用于各个领域。
在版权保护方面，数字音乐、数字电影、数字图书等数字内容都有可能遭受盗版和侵权行为，数字水印的应用可以有效地防止这些行为的发生。
在图像识别方面，数字水印能够对照片、视频等内容进行唯一的标识，从而有效防止内容被篡改或恶意复制。
在数据完整性验证方面，数字水印也能够帮助验证数据的真实性和完整性，是数据保密的重要措施。
4. 数字水印的研究方向数字水印研究的主要方向是提高数字水印的容错率和隐蔽性。
其中，容错率是指数字水印在经过媒介的变换和干扰后依然能够被准确地提取出来的能力；而隐蔽性则是指数字水印能够被嵌入到原信号中，又不影响原信号的质量和效果的能力。
为了提高数字水印的容错率和隐蔽性，研究者们提出了许多算法和技术，如小波变换、奇异值分解以及机器学习等。
信息隐藏与数字水印
-7-
第十章 信息隐藏与数字水印 2
1. 信息隐藏 2. 数字水印技术概述 3. 数字水印常用算法 4. 针对数字水印的攻击 5. 数字水印的应用与嵌入有效性
（2）保真度
（3）数据有效载荷 （4）盲检测或含辅助信息检测 （5）误检率
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数字水印的特点cont .
-26-
进阶阅读和习题
-27-
-11-
数字水印模型
-12-
第十章 信息隐藏与数字水印 3
1. 信息隐藏 2. 数字水印技术概述 3. 数字水印常用算法 4. 针对数字水印的攻击 5. 数字水印的应用与发展
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空域算法
（1）Schyndel算法
（2）文本水印算法 （3）Patchwork算法
-14-
频域（变换域）算法
（1）离散余弦变换（DCT）算法
易损水印要防止的攻击与鲁棒水印完全不同，它不需要抵 抗上述几种攻击，只需抵抗“伪认证”攻击。因为对它
的攻击不是将水印信息去掉或使其不能检测到，而是设
法篡改多媒体数据的内容却不损坏水印信息，即当多媒 体数据的内容发生改变时，使其仍能通过认证。
-22-
对图像水印稳健性的攻击
（1）简单攻击。也称波形攻击或噪声攻击，它只是通过对水印图像进行某
（2）离散小波变换（DWT）算法
（3）RST域算法
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压缩域算法
基于JPEG，MPEG标准的压缩域数字水印算法不仅缩短了大 量的完全解码和重新编码的过程，而且在数字电视广播 及VOD中有很大的应用价值。相应地，水印检测与提取
也直接在压缩域数据中进行。
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水印例子 1
-17-
水印例子 2
（6）鲁棒性
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
物联网安全技术中的信息隐藏与数字水印技术研究
物联网安全技术中的信息隐藏与数字水印技术研究随着物联网技术的不断发展，各种设备之间的互联互通占据了越来越重要的地位。
然而，这种互联带来了新的安全威胁，比如设备无法保证信息的隐私性和完整性，很容易不受授权地被访问和篡改。
为了解决这些问题，物联网安全技术日益重要。
其中，信息隐藏与数字水印技术在物联网安全中具有重要的地位。
这篇文章将对信息隐藏与数字水印技术在物联网安全中的应用进行探讨，并介绍相关的研究。
一、信息隐藏技术的基本概念信息隐藏技术，也称为隐写术，是指将一些隐秘信息嵌入其他看似无关的信息中，使得外部观察者难以觉察到信息的存在。
信息隐藏技术可以用于各种应用领域中，包括音频、图像和文本等。
在物联网安全中，信息隐藏技术可以用于保护设备和用户的隐私信息，包括用户身份信息、位置信息等。
二、数字水印技术的基本概念数字水印技术是一种在数字媒体中插入隐秘信息的技术。
与信息隐藏技术不同，数字水印技术在媒体中潜藏的信息不会影响原始数据的质量和表现。
数字水印技术可以被用来检测文件的来源、保护版权信息和防止盗版。
在物联网安全中，数字水印技术可以用于保护设备和用户的隐私信息，同时可以用于追踪设备的来源和防止设备被篡改。
三、信息隐藏技术和数字水印技术在物联网中的应用信息隐藏技术和数字水印技术可以在物联网中有很多应用。
这些应用包括但不限于以下几个方面：1. 天气传感器数据的隐藏和水印：天气传感器可以获得实时的气象数据，但这些数据可能被篡改，从而导致气象预测的不准确。
如果把使用数字水印或信息隐藏技术集成到天气传感器中，就可以保证数据的完整性和准确性。
2. 设备身份验证：在物联网中，许多设备需要在互联网上交换数据。
设备身份验证可以确保这些设备是真实的，从而防止网络攻击和数据篡改。
信息隐藏和数字水印技术可以用于加密设备身份数据，从而保护这些数据。
3. 用户身份验证：在物联网中，用户需要在多个设备之间共享数据。
用户身份验证可以确保这些用户是合法的，并保护他们的隐私。
信息隐藏与数字水印技术1
边缘信息的嵌入
– 扩充数据包括对主信号的描述或参考信息、控制信息以及其它媒体 信号等。例如，在某一频道内收看电视，可以通过信息隐藏方法在 所播放的同一个电视节目中嵌入更多的镜头以及多种语言跟踪，使 用户能够按照个人的喜好和指定的语言方式播放。
电子证件/票据防伪
13
数字作品版权保护
14
数字作品版权保护 字
~ X
Chaotic map
extracted watermark 01011... 11110... ...
watermark 11010... 11010 11010... ...
% X w
the watermarked iamge + +
Σ
attack
tampered region +
Chaotic map
（1）具有很大的信息隐藏容量,隐藏容量信息可以达到1-3比特/像素。 （2）计算简单。 （3）掩密图像失真小。 （4）隐藏数据的稳健性差。
27
基于替换LSB的空域信息隐藏方法
举例: 待隐藏信息:1001 取灰度图像的4个像素值(0~255整数)的最低位进行隐藏
隐藏前8位灰度值
34 180 255 2
24
信息隐藏技术嵌入算法
空域信息隐藏方法
– 空域的方法是指在图像、视频、音频的空间域上进行信息隐 藏。通过直接改变宿主媒体的某些像素值（采样值）来嵌入 数据。 – 优点：无需对原始媒体进行变换，计算简单，效率较高 – 缺点：由于水印要均衡不可感知性和稳健性，因而可选择的 属性范围较小。此外，难以抵抗常见信号处理的攻击及噪声 干扰的影响，鲁棒性较差。
原始作品 隐藏版权标识后的作品 版权标识
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技术
空域算法。该类算法中典型的水印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:least significant bits)上 ，这可保证嵌入的水印是不可见的。但是由于使用了图像不重要的像素位 ，算法的鲁棒性差 ，水印信息很容易为滤波、图像量化、几何变形的操作破坏。另外一个常用方法是利用像素的统计特征将信息嵌入像素的亮度值中。Patchwork算法方法是随机选择Ｎ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。
透明性 (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 。
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 。
1 信息隐藏
1. 1 信息隐藏模型
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。多媒体技术的广泛应用，为信息隐藏技术的发展提供了更加广阔的领域。
信息隐藏与数字水印技术研究
信息隐藏与数字水印技术研究信息隐藏与数字水印技术研究1.引言随着信息技术的迅猛发展，信息的传输和存储变得越来越重要。
随之而来的是对信息安全和保密性的关注。
信息隐藏和数字水印等技术应运而生，它们可以在不影响原始数据的前提下，将信息嵌入到数据中，以实现信息的保护和认证。
本文将介绍信息隐藏与数字水印技术的相关概念、发展历程以及应用领域，探讨其研究的现状和未来发展趋势。
2.信息隐藏与数字水印的概念及发展历程信息隐藏是指将秘密信息嵌入到载体数据中而不引起明显可察觉的变化。
信息隐藏技术可以分为隐写术和数字水印两类。
隐写术是指将秘密信息直接嵌入到载体数据中，在不引起可察觉变化的前提下完成信息的传输。
数字水印技术是指在载体数据中嵌入特定的信息以实现其身份认证或版权保护等目的。
信息隐藏与数字水印技术的发展历程可以追溯到古代的隐写术。
例如，古希腊时期的斯巴达使用木板蜡字板进行秘密通信。
随着信息技术的进步，数字水印技术在上世纪80年代开始受到广泛关注。
随着数字化媒体的普及，数字水印技术逐渐成为保护知识产权和数据安全的有效手段。
3.信息隐藏与数字水印技术的应用领域信息隐藏与数字水印技术具有广泛的应用领域。
首先，数字水印技术可以被应用于版权保护。
例如，数字音乐和数字图像可以被嵌入特定的水印信息，以证明其版权归属。
其次，信息隐藏技术可以被用于密文通信。
通过将秘密信息嵌入到正常的通信数据中，可以实现隐蔽的通信。
此外，数字水印技术还可以应用于数据完整性验证和电子身份识别等领域。
4.信息隐藏与数字水印技术的研究现状目前，信息隐藏与数字水印技术的研究已经取得了一系列的成果。
在信息隐藏方面，研究人员提出了许多新的算法和方法，例如基于LSB（最低有效位）替换和基于DCT（离散余弦变换）的嵌入算法。
这些算法在保持数据质量和嵌入容量的前提下，提高了信息隐藏的效果。
在数字水印方面，研究人员关注于抗攻击性水印算法的设计和优化，以应对恶意攻击和篡改的威胁。
chap4-12-信息隐藏与数字水印-v2.1
掩体对象:
– 用于隐藏被嵌入信息的载体,在一些信息隐藏系统的 提取过程中也需要掩体信息的参与
隐藏对象:
– 嵌入过程的输出,指将被嵌入对象隐藏在掩体对象中 之后得到的结果
密钥:
– 在隐藏过程中可能需要的附加秘密数据
信息隐藏系统的一般模型
密钥生成器 嵌入密钥 隐藏对象 嵌 入 对 象 嵌入过程 隐藏分析者 嵌入对象 掩体对象 提取过程 提取 密钥 掩体对象
数字水印的基本特征
隐形性(即不可感知性)
– 向数字作品中嵌入数字水印不应引起被保护作品 可感知的质量退化.
鲁棒性(即健壮性)
– 这是数字水印一个极为重要的特征.数字水印必 须能抵抗传输过程中可能受到的处理或变形,使 得版权信息最终仍能够被提取出来,以证明作品 的所有权.
确定性(即可证明性)
– 数字水印所携带的版权信息能够被唯一确定地鉴 别,以判定数字作品的真正所有者
信息隐藏技术特征
鲁棒性(robustness ) 不可检测性 (undetectability) 透明性 (invisibility) 安全性 (security),指隐藏算法有较强的 抗攻击能力 …
数字水印的基本概念
数字水印过程就是向被保护的数字对象(如静止图像, 视频,音频等)嵌入某些能证明版权归属或跟踪侵权 行为的信息,可以是作者的序列号,公司标志,有意 义的文本等等. 可见水印:
信息隐藏与数字水印
罗森林
信息安全与对抗技术实验室
内容
信息隐藏的基本概念 信息隐藏的分类 数字水印的基本概念 数字水印的基本特征 数字水印
– 图像,视频,音频
数字水印的鲁棒性和攻击 数字水印的发展
信息隐藏的基本概念
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. 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).
信息隐藏与通信保密-07数字水印原理
数字水印分类
外观分类： 1）可见水印 2）不可见水印
数字水印分类
加载方法上分类： 1）空间域分类：a)最低有效位方法，b) 拼凑 方法，c) 文档结构微调法。
2）变换域水印： a) DCT变换
数字水印分类
水印检测方法分类： 1）私有水印和公开水印 2）私钥水印和公钥水印
水印的特性上分类： 1）健壮性数字水印：标志保护 2）脆弱性数字水印：完整性保护
失真度衡量方法：
1. 主观性能：等级划分 2。客观评价： 平均绝对差分。 信噪比 SNR
峰值信噪比 PSNR
人的主观和SNR共同的衡量比较好。最好是 根据人的感官系统模型来进行失真度度量。
数字水印的应用
1. 版权保护 2. 数字指纹 3. 认证和完整性校验 4. 内容标识和隐藏标识 5. 使用控制 6. 使用控制
数字水印分类
使用目的上进行分类： 1）版权标识水印: 版权认证 2）数字指纹水印：防止非法拷贝等。
数字水印的性能评价
主观和客观评价方法：各有优劣。 不可察觉性：主观，客观 嵌入数据量，嵌入算法均会影响。 一个好的嵌入算法：应该能够嵌入较多的 信息而引起的视觉感知最小。 水印的评价准则： 1）健壮性，抗…. 2）失真的主观和客观评价
数字水印的研究方向
数字水印理论 数字水印健壮性分析 数字水印的协议 等等
信息隐藏与通信保密
07节 数字水印基本原理
本次内容目录：
——数字水印基本原理—— 所以本章主要内容： 1）数字水印的背景 2）数字水印的定义 3）数字水印的分类 4）数字水印的评价 5）数字水印的应用与方向
数字水印基本原理
信息隐藏：伪装通信，隐秘传输 数字水印：版权保护 （研究热点）
信息隐藏技术在数字水印中的应用研究
信息隐藏技术在数字水印中的应用研究随着数字化时代的到来，信息的传递和获取变得越来越便捷。
在这样的背景下，如何保护信息的安全性和准确性成为了一个亟待解决的问题。
信息隐藏技术是一种利用特定手段将信息隐藏在载体中，以实现信息的安全传输和存储的方法。
其中，数字水印技术作为信息隐藏技术的一种重要手段，被广泛应用于图像、音频、视频等领域。
本文将探讨信息隐藏技术在数字水印中的应用研究，旨在揭示其作为一种保护信息安全和维护数据完整性的重要手段。
1. 数字水印技术的概述1.1 数字水印技术的定义数字水印技术是一种将不可见信息嵌入到数字媒体中的方法，以实现数据的认证、完整性保护和版权保护等目的。
它通过在载体媒体的像素、频谱或时域上微小的修改来嵌入信息，使得信息隐藏而不被察觉。
1.2 数字水印技术的分类数字水印技术可按照嵌入和检测方式分为盲水印和非盲水印。
盲水印是指在不需要原始图像的情况下，能够完全恢复出嵌入的水印信息；非盲水印则需要原始图像进行才能进行准确的水印信息提取。
根据嵌入和检测的域，数字水印技术可分为时域水印、频域水印和变换域水印等。
2. 数字水印技术的应用领域2.1 著作权保护在数字化社会中，一张图片或一段音频很容易在互联网上被非法盗用，严重损害了创作者的利益。
利用数字水印技术，可以将版权信息嵌入到原始媒体中，一旦发现盗版或未授权使用，版权方可以通过提取嵌入的水印信息来追溯责任，保护自己的合法权益。
2.2 数据完整性保护在数据传输和存储过程中，可能会受到各种攻击或损坏的风险。
利用数字水印技术，可以将数据的来源、传输路径、修改记录等信息嵌入到数据中，以保证其完整性和真实性。
当数据被篡改后，可以通过提取水印信息来验证数据的完整性，并对篡改行为进行溯源。
2.3 资源分配与管理在网络环境下，资源分配和管理是一项重要任务。
数字水印技术可以应用于数字货币、电子票务等领域，通过嵌入和识别水印信息，实现对资源的授权、分配和追踪管理，以确保资源正当使用和交易的合法性。
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隐藏系统：已知更多的信道信息（载体信号 是已知的）
通信模型分类
——根据噪声性质分类
加性噪声信道模型
设原始图像为I0，待隐藏信息为W，隐藏后图像为I1，接收 端收到的图像为I2，待隐藏信息经过特定的处理后加载到 图像的空间域或变换域中，用I1－I0＝f(W)表示，图像在 信道中受到的处理用I2－I1＝P表示
缺乏像Shannon通信理论这样的理论基础 缺乏对人类感知模型的充分理解 缺乏对信息隐藏方案的有效度量方法等
目前一种研究方法是：将信息隐藏过程 类比于隐蔽信息的通信过程
隐藏系统与通信系统的比较
可以将信息隐藏的载体看作通信信道， 将待隐藏信息看作需要传递的信号，而 信息的嵌入和提取分别看作通信中的调 制和解调过程
50 0 1998
2000写
统计源：IEEE、IEE期刊、会议论文
历年文献统计
信息隐写与隐写分析
140
120
100
80
信息隐写
60
隐写分析
40
20
0 1998
2000
2002
2004
统计源：IEEE、IEE期刊、会议论文
信息隐藏
利用人类感知系统以及计算机处理系统 的冗余
攻
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
内容
广义信息隐藏
在某种载体中嵌入数据
两个分支
信息隐藏
伪装式隐蔽通信
数字水印
数字产品的版权保护（数字版权管理DRM）
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
需要吗？
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
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
信息隐藏的安全性
信息隐藏系统的安全性
系统自身算法的安全性 各种攻击情况下的安全性
被动攻击
监视和破译隐藏的秘密信息
主动攻击
破坏隐藏的秘密信息 篡改秘密信息
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
隐藏容量、安全性、健壮性相互制约
信息隐藏的通信模型
目前对信息隐藏的理论研究还不充分
信息隐藏的研究状况
1992年国际上正式提出信息隐形性研究 1996年国际第一届信息隐藏研讨会 1998、1999、、、信息隐藏研讨会 各种大型国际会议中都有信息隐藏和数
字水印的专题 国内信息隐藏研讨会每年召开（1999年
开始）
历年文献统计
数字水印与信息隐写
500 450 400 350 300 250 200 150 100
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）
主要用于军队和安全部门
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
信息隐藏与数字水印概述
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
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
息的保密和安全问题
基本框架
守
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
误判
实际有隐藏，判断无隐藏——错误
漏判
实用的信息隐藏系统
假设
攻击者误判的概率为α 攻击者漏判的概率为β
一个实用的信息隐藏系统应该尽可能使 β最大
一个理想的信息隐藏系统应该有β=1 即，所有藏有信息的载体都被认为没有
隐藏信息而被放过，达到了信息隐藏、 迷惑攻击者的目的
信息隐藏的攻击
消息
发送器
信道
接收器
消息 通信系统
消息
信息嵌 入
伪装载 体
信息提 取
隐藏系统 消息
比较
目标相同：都是向某种媒介（称为信道） 中引入一些信息，然后尽可能可靠地将 该信息提取出来
约束条件：
通信系统：最大的平均功率或峰值功率约束 隐藏系统：感观约束
比较
信道干扰
通信系统：主要为传输媒介的干扰，如设备 噪声、大气环境干扰等
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c’
信息嵌入 算法
不安全信 道
信息提取 算法
Ｂ 秘密消息m
密钥k
攻击一个信息隐藏系统
证明隐藏信息的存在 破坏隐藏信息 提取隐藏信息
安全的：如果攻击者经过各种方法仍然不能判 断是否有信息隐藏
攻击者：判断是否有隐藏
定义一个检验函数 f：C →{0,1}
1 f (c)
0
c中含有秘密消息 其它
判断结果
实际有隐藏，判断有隐藏——正确 实际无隐藏，判断无隐藏——正确 实际无隐藏，判断有隐藏——错误
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
现代战争——信息战
尤其是国家安全部门需要研究伪装式信息安全的攻 与防
需要吗？
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
非加性噪声信道模型（几何变换）
但有一些攻击不能用加性噪声表示，如图像的平移、旋转 等，这些处理不仅影响象素值，而且还影响数据的位置。
信息隐藏的原理框图
名词
A打算秘密传递一些信息给B，A需要从一个随 机消息源中随机选取一个无关紧要的消息c， 当这个消息公开传递时，不会引起怀疑，称这 个消息c为载体对象
把需要秘密传递的信息m隐藏到载体对象c中， 此时，载体对象c就变为伪装对象c’
秘密信息的嵌入过程需要密钥，此密钥称为伪 装密钥