《信息隐藏技术》课件_第7章.pptx

第七章信息隐藏系统组成;

7.1预处理子系统的模块设计与研究;

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7.1.1信息加密与编码单元的设计

1.信息加密模块

信息加密模块的作用是对欲传输的信息进行加密处理。嵌入信息通过加密处理后再进行信息的隐藏,对秘密信息具有双重保护作用。;

1)信息加密的基础理论

密码学诞生之初就是以研究秘密通信为目的,即研究对传输信息采取何种变换以防第三方对信息的窃取。其基本实现原理就是用一组含有参数k的变换E,记为Ek,实现式(7-1)即信息m通过变换Ek得到密文c,即;

2)信息加密方法的选择原则

(1)基于不可见性和嵌入信息量的选择原则。

不可见性是信息隐藏的最基本要求,不可见性的实现取决于嵌入的方法(如空域、频域等)、嵌入的位置(如LSB、DCT低频系数等)、载体图像的特性以及嵌入的信息量,如图7-2所示。;

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信息隐藏系统的信息加密方法选择原则之一是:在不考虑其他影响不可见性和嵌入信息量的因素前提下,当信息隐藏系统对不可见性和嵌入信息量有较高要求时,除自定义加

密算法外,标准的加密算法只可选择n=m类的加密算法;对不可见性和嵌入信息量有一n般要求时,可以选择n=m或nm的加密算法,参见图7-3所示。;

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(2)基于抗分析性的选择原则。

抗分析性是信息隐藏的较高要求,是目前该领域前沿的研究方向。达到抗分析性基本取决于隐藏方法、隐藏位置、载体特性以及隐藏信息特征。图7-4所示的是决定信息隐藏

系统的抗分析性的四个因素。;

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综上所述,基于信息隐藏的信息加密方法选择原则之二是:在不考虑其他影响抗分析性因素的前提下,当信息隐藏系统对抗分析性有较高要求时,可以选择具有扩散和混淆特性的分组加密算法,也可以选择序列密码中的自同步流密码。对抗分析性有一般要求时,可选择序列密码中的同步流密码或非对称加密算法,见图7-5所示。;

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(3)基于容量性的选择原则。

容量性是信息隐藏系统的必要要求,是任何一次信息隐藏工作都必须要考虑的问题。决定容量性的因素基本与不可见性决定因素相同,取决于嵌入的方法、??入的位置、载体图像的特性以及嵌入的信息量。;

(4)基于效率性的选择原则。

信息隐藏系统的运行也要考虑效率性。在对称密码中,序列密码与分组密码相比更易于硬件实现,加/解密速度快且错误扩散低,更适宜与要求高准确率的传输环境和接收端需要缓冲或单个字符处理的应用(如远程通信)。

根据以上理论,我们可以得出基于信息隐藏嵌入的信息加密方法选择原则之三是:在不考虑其他影响效率的前提下,当信息隐藏系统对效率有较高的要求,可以选择序列加密算法。对效率要求一般时,可以选择分组或非对称加密算法,如图7-6所示。;

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综上所述,面向信息隐藏系统的信息加密方法是依照不可见性、抗分析性、容量性以及效率性等问题进行选择。总结来说,当系统对不可见性和容量性要求高或一般时,信息加密模块可以从影响信息嵌入量进行性能干预;当系统对抗分析能力要求高或一般时,信息加密模块可以从信息特征影响到系统抗分析性能。当然,以上原则并不是程式化的理论套路,需要综合系统的其他要求和模块作以权衡。;

3)信息加密模块的运行流程

信息加密模块的设置是为了将隐藏的信息进行加密处理,整个模块运行有四个步骤,如图7-7所示。

(1)输入原始隐藏信息。

(2)根据原始信息以及系统的性能要求,参照信息加密算法的选择原则选出最佳加密方法。

(3)依照所选择的加密方法对原始信息进行加密操作。

(4)输出加密后的“密文”信息。;

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2.信息编码模块

信息模块是对欲隐藏和传输的信息进行编码处理的模块,主要对其进行转换处理,在信息隐藏嵌入技术中主要是承担信息编码的工作。它涉及到系统信息的完整性、可用性以及可恢复性等诸多方面的问题,对整个信息隐藏系统是十分重要。一个好的信息编码可以很容易的从非嵌入算法的途径解决系统所要求的不可见性、鲁棒性、抗分析性以及容量性。本节从两个方面对信息模块进行阐述:

①基于信息隐藏的信息编码原则;

②信息模块系统的运行流程。;

1)基于信息隐藏的信息编码原则

(1)基于不可见性和嵌入信息量的选择原则。

减少嵌入信息量或者修改率是提高不可见性和增加嵌入信息量的有效方法之一,而信息编码是可以从改变信息量和修改方法入手,对信息隐藏系统的不可见性和嵌入信息量进

行影响。

表7-1所示的是基于无损压缩的信息编码以及其适合操作的信息。;

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(2)基于鲁棒性的选择原则。

决定信息隐藏系统鲁棒性的四个因素分别是嵌入的方法、嵌入的位置、载体图像的特性以及嵌入信息的组成结构。信息编码是可以从改变信息组成结构入手来影响信息嵌入系统的鲁棒性。抗干扰编码有多种方式