信息隐藏与水印技术第6章.ppt

向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 第6章 数字水印 基本原理 返回总目录 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 目 录 6.1 数字水印提出的背景 6.2 数字水印的定义 6.3 数字水印的分类 返回总目录 6.4 数字水印的性能评价 6.5 数字水印的应用现状 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 基本要求： ）了解数字水印的发展背景； ）熟悉数字水印的定义与分类； ）熟悉数字水印性能评价及研究现状。 学习重点： ）数字水印的定义与分类; ）数字水印的性能评价； 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.1 数字水印提出的背景 返回目录 6.1.06.1.0 引言 l 信息隐藏与数字水印的关系 数字水印是信息隐藏的一个分支，主要 实现数字版权管理（DRM） 本质上，数字水印与信息隐藏都是将信 息嵌入到数字载体中，但两者所要求的 特性不同：信息隐藏要求能精确恢复隐藏的 信息，因为它传递的就是这些秘密信息；而 数字水印则一般只需要证明载体中存在某一 个数字水印即可，而不一定需要精确恢复。 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.1 数字水印提出的背景 6.1.16.1.1 提出的背景 纸张水印 存在于纸张、纸币中，用于标识真伪 数字水印 对数字产品标识真伪 v数字图书馆、网络音频和视频、数 字地图等 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.2 数字水印的定义 6.2.16.2.1 数字水印的定义 数字水印是永久镶嵌在其他数据（宿主 数据）中具有可鉴别性的数字信号或模 式，并且不影响宿主数据的可用性 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.2 数字水印的定义 6.2.26.2.2 数字水印的特点 安全性 1. 数字水印难以被发现、擦除、篡 改或伪造，同时，要有较低的虚警 率 可证明性 1. 数字水印应能为宿主数据的产品 归属问题提供完全和可靠的证据 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.2 数字水印的定义 6.2.26.2.2 数字水印的特点 不可感知性 1. 从感观上和统计上都不可感知 稳健性 1. 数字水印应该难以被擦除，任何 试图完全破坏水印的努力将对载体的 质量产生严重破坏 2. 好的水印算法应该对信号处理、几 何变形、恶意攻击等具有稳健性 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.2 数字水印的定义 6.2.36.2.3 数字水印加载与检测的一般模型 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.2 数字水印的定义 6.2.36.2.3 数字水印加载与检测的一般模型 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.2 数字水印的定义 6.2.36.2.3 数字水印加载与检测的一般模型 设 I 为数字图象，W 为水印信号，K 为密钥，处理后的水印为 水印嵌入过程：设水印嵌入函数 E ， 原始图象 I 和水印 ，嵌入水印后 的图象为 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.2 数字水印的定义 6.2.36.2.3 数字水印加载与检测的一般模型 水印提取过程：设水印提取函数 D ， 水印提取的两种形式： 提取原始水印：如文字、徽标 0-1判决：判定水印存在与否 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.06.3.0 引言 从载体上分类 从外观上分类 从加载方式上分类 从检测方法上分类 从水印特性上分类 从使用目的上分类 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.16.3.1 按载体分类 图像水印 图像是使用最多的一种多媒体数据，也是 经常引起版权纠纷的一类载体 视频水印 保护视频产品和节目制作者的合法利益 音频水印 保护MP3、CD、广播电台的节目内容等 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.16.3.1 按载体分类 软件水印 是镶嵌在软件中的一些模块或数据，通过它们证 明该软件的版权所有者和合法使用者等信息 软件水印分为静态水印和动态水印两类 v静态水印：不依赖于软件的运行状态，可以在软件编制 时或编制完成后被直接加入 v动态水印：依赖于软件的运行状态，通常时在一类特殊 的输入下才会产生，水印的验证也是在特定的时机下才 能完成 文档水印 确定文档数据的所有者 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.26.3.2 按外观分类 可见水印（可察觉水印） 如电视节目上的半透明标识，其目的在于 明确标识版权，防止非法的使用，虽然降 低了资料的商业价值，却无损于所有者的 使用 不可见水印（不可察觉水印） 水印在视觉上不可见，目的是为了将来起 诉非法使用者。不可见水印往往用在商业 用的高质量图象上，而且往往配合数据解 密技术一同使用 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.36.3.3 按加载方式分类 空间域水印 LSB方法 拼凑方法 文档结构微调方法 变换域水印 DCT变换，小波变换，傅立叶变换， Fourier-Mellin变换或其它变换 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.46.3.4 按检测方法分类 私有水印和公开水印 私有水印（非盲水印）：水印检测时需要 原始载体 公开水印（盲水印）：水印检测时无需原 始载体 私钥水印和公钥水印 私钥水印：水印加载和检测使用同一密钥 公钥水印：水印加载和检测使用不同的密 钥（同密码学中的公钥密码） 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.56.3.5 按水印特性分类 健壮性数字水印 要求水印能够经受各种常用的操作，包括无意的或 恶意的处理 只要载体信号没有被破坏到不可使用的程度，都应 该能够检测出水印信息 脆弱性数字水印 要求水印对载体的变化很敏感，根据水印的状态来 判断数据是否被篡改过 特点：载体数据经过很微小的处理后，水印就会被 改变或毁掉 主要用于完整性保护 与稳健性水印的要求相反 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.3 数字水印的分类 6.3.66.3.6 按使用目的分类 版权标识水印 基于数据源的水印 水印信息标识作者、所有者、发行者、使 用者等，并携带有版权保护信息和认证信 息，用于发生版权纠纷时的版权认证，还 可用于隐藏标识、防拷贝 数字指纹水印 基于数据目的的水印 包含关于本件产品的版权信息，以及购买 者的个人信息，可以用于防止数字产品的 非法拷贝和非法传播 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.4 数字水印的性能评价 6.4.06.4.0 引言 不可感知性 对载体的破坏程度 主观评价 客观评价 水印容量、可感知性、健壮性三者之间 的平衡 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.4 数字水印的性能评价 6.4.16.4.1 质量评价 等级级别损 害质 量 5 4 3 2 1 不可察觉 可察觉，不让人厌烦 轻微的让人厌烦 让人厌烦 非常让人厌烦 优 良 中 差 极差 ITU-R Rec.500图像质量度量 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.4 数字水印的性能评价 6.4.26.4.2 客观失真度量 差分失真度量 平均绝对差分 均方误差 范数 拉普拉斯均方误差 信噪比 峰值信噪比 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.4 数字水印的性能评价 6.4.26.4.2 客观失真度量 相关失真度量 归一化互相关 相关质量 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.4 数字水印的性能评价 6.4.26.4.2 客观失真度量 其它 全局西格马信噪比 其中， 直方图相似性 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.5 数字水印的应用现状和研究方向 6.5.16.5.1 数字水印的应用 版权保护：表明对数字产品的所有权 数字指纹：用于防止数字产品被非法复 制和散发 认证和完整性校验：验证数字内容未被 修改或假冒 内容标识和隐藏标识：多媒体内容检索 使用控制：控制复制次数 内容保护：保护内容不被滥用 向德生制作 湖南科技大学计算机学院 信息隐藏与数字水印电子教案 第六章 数字水印基本原理 00:00 6.5 数字水印的应用现状和研究方向 6.5.26.5.