5.1图象信息隐藏与水印算法-数字水印基础教程.ppt

5、信息隐藏（数字水印）算法 信息隐藏算法的分类 根据载体分类 图像、语音、视频、数据、文本中的信息隐藏 根据隐藏算法分类 文件格式法 时域替换算法 变换域算法 扩频算法 统计方法 变形方法 载体生成方法 5.1 图像信息隐藏（数字水印）算法 图像水印的分类 普通图像水印 图像鲁棒性水印 图像脆弱性水印 1普通图像水印 在鲁棒性和脆弱性等方面没有特别要求，主要强调隐蔽性（不可见性） 介绍一些有代表性的普通图像数字水印，有助于开拓思路 2图像鲁棒性水印 能够抵抗各种信号处理、攻击 如：压缩、滤波、加噪、剪切、增删、拼接、合并、放大缩小、打印扫描、几何变形、等等 3图像脆弱性水印 在保证多媒体信息一定感知质量的前提下，将数字、序列号、文字、图像标志等做为数字水印嵌入到多媒体数据中，当多媒体内容受到怀疑时，可将该水印提取出来用于多媒体内容的真伪识别，并且指出篡改的位置，甚至攻击类型等 又称为易碎水印，图像载体发生变化，水印则受到破坏 分为完全脆弱性和半脆弱性 普通图像水印 根据隐藏算法分类 文件格式法 时域替换算法 变换域算法 扩频算法 统计方法 1 文件格式信息隐藏 在图像文件格式中隐藏信息（BMP，GIF，TIF） 在HTML文件中隐藏信息 在图像文件中隐藏信息 图像文件都有一定的存贮格式 文件头主要描述图像文件的格式、文件大小、数据起始偏移地址、图像数据大小等关键信息 利用图像文件的这种特性，可以在图像文件中隐藏秘密数据 BMP文件格式 由Microsoft公司推出的位图文件格式 由三个部分组成：位图文件头、位图信息和位图阵列信息 位图文件头由14个字节组成；位图信息由位图信息头和调色板组成，其中位图信息头由40个字节组成，而调色板的大小取决于色彩数。位图信息头中就包含了图像的宽度、高度和位图大小等信息 位图阵列信息按行的顺序依次记录图像的每一个象素的图像数据 BMP格式 BMP图像文件 秘密数据必须保存到位图文件的两个有效数据结构之间 这些有效数据结构至少包括位图图像的结尾以及文件头数据与图像数据之间等位置 存放在文件尾部可以减少修改文件头的数据量，仅需修改文件头中文件长度域的值即可 如果将秘密数据放在文件头与图像数据之间，则至少需要修改文件头中文件长度、数据起始偏移地址这两个域的值 例 特点 Lena图像文件增加的字节数正好等于Office文档的字节数 文件头中文件长度域的值增加的幅度也刚好等于Office文档的字节数 使用Windows的画板程序可以将伪装后的Lena图像文件正常打开 将图像另存为一个新文档后发现，所隐藏的Office文档数据完全丢失 GIF文件格式 分为文件头和文件体两部分 文件头包括文件标志、图像水平分辨率、垂直分辨率、彩色表、图像宽度、图像高度、图像偏移量、编码的初始值等关于图像的参数 TIF文件格式 分为四个部分：文件头、参数指针表、参数数据表和图像数据 文件头长度为8B，包含字节顺序、标记号和指向第一个参数指针表的偏移量 参数指针表占12B，它包含了描述图像的压缩种类、长度、彩色数以及扫描密度等参数，在参数指针表中列出了参数的偏移指针 实际参数数据放在参数数据表中，其中比较常见的是16色或者256色的调色板 最后一部分是图像数据，它们按照参数表中描述的形式按行排列 在HTML文件中隐藏信息 HTML文件是文本文件，在浏览器端仅能显示ASCII码中的可见字符。利用这一特点，可以在HTML的标记之间插入隐藏的数据 比如，如果要隐藏的二进制比特值为1，在选定的HTML标记后插入ASCII码值为9的字符；如果要隐藏的二进制比特值为0，则在选定的HTML标记后插入ASCII码值为32的字符 例 隐藏信息前的HTML文件的部分文本 例 隐藏信息后的HTML文件的相应文本 深颜色部分为隐藏的数据。尽管在代码文本上可以明显的看出二者之间的差异，但在浏览器端则显示不出任何差异 例 在HTML文件中隐藏了秘密数据的载体文件的部分数据 例 例 HTML文件中隐藏的秘密数据 结论 用文件格式法，可以在文件中隐藏任意多的数据 其隐藏结果不会对载体本身的外观造成任何损坏 文件的拷贝不会对隐藏的信息造成破坏 文件存取工具在保存文档时可能会造成隐藏数据的丢失 隐藏的信息较容易被发现 为了确保隐藏内容的机密性，需要首先进行加密处理，然后再隐藏 2 时域替换技术 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 时域替换技术 图像的位平面概念 图像各个位平面的作用 原始图像（8bit 灰度BMP图像） 图像各个位平面的作用（1） 去掉第一个位平面的L