信息隐藏及数字水印技术.ppt

信息隐藏与数字水印技术 —背景、算法及相关理论 王昭顺 北京科技大学信息工程学院 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 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 信息隐藏问题 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必威体育官网网址和安全问题 内容 信息伪装技术研究的内容包括信息隐藏和信息的版权认证，信息访问的合法身份认定等。其研究涉及密码学，图象处理，模式识别，数学和计算机科学等领域。 特性： 1）隐蔽性; 2）安全性; 3）对称性; 4）可纠错性。 信息隐藏的应用 信息隐藏 伪装式隐蔽通信 数字水印 数字版权管理DRM 数字产品的版权保护 信息隐藏（Information Hiding） 信息伪装技术（广义信息隐藏） 为防止数据泄漏，在某种载体中嵌入数据 古代的隐写术（Steganography）：隐蔽机密信息 必要性 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 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 技术上的可行性 利用人类感知系统的冗余 视觉 听觉 利用计算机处理系统的冗余 图像 视频 音频 利用各种潜信道 信息隐藏技术的分类 信息隐藏的历史 公元前440年出现用头发掩盖信息的方法 将信函隐藏在信使的鞋底、衣服的皱褶，妇女的头饰、首饰中 在信函中改变字母笔画的高度，或在字母上（下）面挖非常小的孔 17世纪的无形墨水：在特定的字母上制作非常小的斑点 19世纪的微缩胶片 化学方式实现的高级隐写术 用笔蘸淀粉水写在白纸上，喷上碘水后显示棕色字体 艺术作品中隐写术 变形夸张的绘画作品 二次大战女钢琴家的慰问演出 藏头诗 藏头诗 信息隐藏的原理框图 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 信息隐藏的攻击 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 LSB数字水印和健壮性问题 LSB的健壮性很差 信息隐藏的应用 军事和情报部门 军事通信中通常使用诸如扩展频谱调制或流星散射传输的技术使得信号很难被敌方检测到或破坏掉 伪装式隐蔽通信正是可以达到不被敌方检测和破坏的目的 数字水印技术 数字水印提出的背景 数字水印的概念、特性及分类 图像数字水印的几种算法 常见的几种数字水印攻击方法 数字水印的应用 数字水印提出的背景 多媒体信息安全中传统的加解密系统并不能很好地解决版权保护、信息防伪问题。 因为，虽然经过加密后只有被授权持有解密密钥的人才可以存取数据，但是这样就无法向更多的人展示自己的作品；而且数据一旦被解开，就完全置于解密人的控制之下，原创作者没有办法追踪作品的复制和二次传播。 数字水印技术是信息隐藏在多媒体领域的重要应用。 数字水印技术已发展成为涉及数学、密码学、通信理论、编码理论、扩频技术、信号处理技术、数据压缩技术、躁声理论和视听觉感知理论等学科的综合技术。 数字水印的概念 数字水印（digital watermark）技术，是指在数字化的数据内容中嵌入不明显的记号。 被嵌入的记号通常是不可见或不可察的，但是通过一些计算操作可以检测或者提取。 水印与源数据（如图象、音频、视频数据）紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 1 原始图像 2 水印 3 加入水印后的图像 数字水印的特性 透明性(隐藏性)：是指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，在视觉或听觉上具有不可感知性。 鲁棒性：指不因图象文件的某种改