图像的信息隐藏检测算法和实现

VOD）的功能，而其最大的优点在于它减少了一般 VOD 服务所需的传输带宽和存储空间。 显然，相对于数字水印来讲，扩充数据的嵌入所需隐藏的数据量较大，大量数据的嵌入
对签字信号的不可见性提出了挑战。另一方面，由于扩充数据本身的 可利用价值，签字信 号一般不会受到蓄意攻击的困扰。但是，对于主信号的尺度变换、剪切或对比度增强等操作 ， 特别是失真编码，扩充数据嵌入技术也要具备一定 的鲁棒性。
（1） 版权保护（Copyright Protection） 到目前为止，信息隐藏技术的绝大部分研究成果都是在这一应用领域中取得的。信息隐 藏技术在应用于版权保护时，所嵌入的签字信号通常被称作"数字水 印（Digital Watermark） "。版权保护所需嵌入的数据量最小，但对签字信号的安全性和鲁棒性要求也最高，甚至是 十分苛刻的。为明确起见，应用于版权保护的信息 隐藏技术一般称作"鲁棒型水印技术"， 而所嵌入的签字信号则相应的称作"鲁棒型水印（Robust Watermark）"，从而与下文将要提 到的"脆弱型水印"区别开来。而一般所提到的"数字水印"则多指鲁棒型水印。 由于鲁棒型数字水印用于确认主信号的原作者或版权的合法拥有者，它必须保证对原始 版权的准确无误的标识。因为数字水印时刻面临着用户或侵权者有意 或恶意的破坏，因此， 鲁棒型水印技术必须保证在主信号可能发生的各种失真变换下，以及各种恶意攻击下都具备 很高的抵抗能力。与此同时，由于要求保证原始信 号的感知效果尽可能不被破坏，因此对 鲁棒型水印的不可见性也有很高的要求。如何设计一套完美的数字水印算法，并伴随以制订 相应的安全体系结构和标准，从而 实现真正实用的版权保护方案，是信息隐藏技术最具挑 战性也最具吸引力的一个课题。 （2） 数据完整性鉴定（Integrity Authentication） 数据完整性鉴定，又称作数据篡改验证（Tamper Proof），是指对某一信号的真伪或完整 性的判别，并进一步需要指出该信号与原始真实信号的差别，即提供有关证据指明真实信号 可能经历的篡改操作 [7]。更形式化的讲，假定接收到一多媒体信号 g（图像、音频或视频
图像的信息隐藏检测算法和实现
[摘要]Information hiding analysis is the art of detecting the message's existence or destroying the steganographic cover in order to blockade the secret communication. And information Information hiding includes steganography and digital watermark. The application of steganography can be traced to ancient time, and it is also an n hiding detection is the very first step in information hiding analysis. Firstlly, architectonic analysis about information hiding detection is proposed, including the analysis of digital image characteristics, image based detecting algorithms and some problems in its realization. Secondly, many detecting algorithms are introduced with theoretical analyses and experimental results in details. Thirdly, two applications of detecting technology are put forward. Finally, a detecting model used in Internet is discussed
2.2信息隐藏算法的基本框架 以下部分给出了基于正交变换的信息隐藏算法的基本框架，包括嵌入过程和检测过程两
部分，分别如图2.1和图2.2所示。 算法2.1（基于变化域的信息隐藏嵌入算法） 对原始主信号作正交变换； 对原始主信号作感知分析； 在步骤（2）的基础上，基于事先给定的关键字，在变换域上将签字信号嵌入主信号，
·签字信号的不可感知性（Imperceptibility）。换句话讲，签字信号嵌入后，主信号的感 知特性没有明显的改变，签字信号被主信号"隐藏"了起来。
·签字信号的鲁棒性（Robustness）。签字信号对主信号的各种失真变换，如失真信号压 缩、仿射变换、加噪、A/D 或 D/A 转换等，以及各 种恶意性攻击（Malicious Attack）， 都 应 体现出一定的鲁棒性。除非主信号的感知特性被明显的破坏，签字信号将很难被去除。
信号），初步判断它很可能是某一原始真实信号 f 的修改版本。数据篡改验证的任务就是在 对原始信号 f 的具体内容不可知的情况下，以最大的可能判断是否 g=f。一般的数据篡改验 证过程如图3所示。
图3 数据篡改验证一般过程
实用的数据篡改验证方法应致力于满足以下要求： · 以最大的可能指出是否有某种形式的篡改操作发生； · 提供对篡改后信号失真程度的度量方法； · 在无从得知原始真实信号的内容或其他与真实信号内容相关的信息的条件下，判断可 能发生的篡改操作的具体类别，如判别是滤波、压缩，还是替代操作等；与此同时，应根据 具体的应用背景，对经篡改后的信号给出相应的可信度； · 无需维护和同步操作任何与原始信号相分离的其它附加数据，即可恢复重建原始真实 信号。 "脆弱型水印（Fragile Watermark）"技术为数据篡改验证提供了一种新的解决途径。该 水印技术在原始真实信号中嵌入某种标记信息，通过鉴别这些标记信息的改动，达到对原 始 数据完整性检验的目的。因此，与鲁棒型水印不同的是，脆弱型水印应随着主信号的变动而 做出相应的改变，即体现出脆弱性。但是，脆弱型水印的脆弱性并不是 绝对的。对主信号 的某些必要性操作，如修剪或压缩，脆弱型水印也应体现出一定的鲁棒性，从而将这些不影 响主信号最终可信度的操作与那些蓄意破坏操作区分开 来。另一方面，对脆弱型水印的不 可见性和所嵌入数据量的要求与鲁棒型水印是近似的。 （3） 扩充数据的嵌入（Augmentation Data Embedding） 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等。描述信息 可以是特征定位信息、标题或内容注释信息等，而控制信息的嵌入则 可实现对主信号的存 取控制和监测。例如，一方面针对不同所有权级别的用户，可以分别授予不同的存取权限。 另一方面，也可通过嵌入一类通常被称作"时间印章 （Time Stamp）"的信息，以跟踪某一 特定内容对象的创建、行为以及被修改的历史。这样，利用信息隐藏技术可实现对这一对象 历史使用操作信息的记录，而无需在 原信号上附加头文件或历史文件，因为使用附加文件， 一来容易被改动或丢失，二来需要更多的传输带宽和存储空间。与此同时，在给定的主信号 中还可嵌入其它完 整而有意义的媒体信号，例如在给定视频序列中嵌入另一视频序列。因 此，信息隐藏技术提供了这样一种非常有意义而且极具魅力的应用前景，它允许用户将多媒 体 信息剪裁成他们所需要的形式和内容[8]。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。这在一定意义上实现了视频点播（Video on Demand，
[关键词] 安全 信息 隐藏 检测
1. 引言 数字图像的信息隐藏技术是数字图像处理领域中最具挑战性、最为活跃的研究课题之
一。本文概述了数字图像的信息隐藏技术，并给出了一个新的基于彩色静止数字图像的信息 隐藏算法。
数字图像可分为静止图像和动态图像两种，后者一般称为视频图像。视频图像的每一帧 均可看作是一幅静止图像，但是这些静止图像之间并不是相互孤立 的，而是存在时间轴上 的相关性。静止图像是像素（Pixel）的集合，相邻像素点所对应的实际距离称为图像的空 间分辨率。根据像素颜色信息的不同，数字图 像可分为二值图像、灰度图像以及彩色图像。 数字图像的最终感受者是人的眼睛，人眼感受到的两幅质量非常相同的数字图像的像素值可 能存在很大的差别。这样， 依赖于人的视觉系统（Human Visual System，HVS）的不完善 性，就为数字图像的失真压缩和信息隐藏提供了非常巨大的施展空间。
信息隐藏与信息加密是不尽相同的，信息加密是隐藏信息的内容，而信息隐藏是隐藏信 息的存在性，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。 2. 信息隐藏技术综述 2.1信息隐藏简介
信息隐藏（Information Hiding），也 称 作 数 据 隐 藏（Data Hiding），或称 作 数 字水 印（ Digital Watermarking）。简单来讲，信息隐藏是指将某一信号（一般称之为签字信号，Signature Signal） 嵌入（embedding）另一信号（一般称之为主信号，Host Signal，或称之为掩护媒体，covermedia）的过程，掩护媒体经嵌入信息后变成一个伪装媒体（stegano-media）。这一嵌入过 程 需要满足下列条件：
基于上述讨论，信息隐藏技术不同的应用背景及相应的技术需求归纳如表1所示。
得到带有隐藏信息的息隐藏检测算法） 1. 对原始主信号作感知分析； 2. 在步骤（1）的基础上，基于事先给定的关键字，在变换域上将原始主信号和可能
带有隐藏信息的主信号作对比，判断是否存在签字信号。
图2 信息隐藏算法的检测过程
2.3 信息隐藏的关键技术 信息隐藏技术的关键在于如何处理签字信号的鲁棒性、不可感知性、以及所嵌入的数据