第三讲 数字水印及信息隐藏.ppt

1、1、作业、加密和隐蔽之间的区别和联系？什么是数字水印？它的基本特征是什么？数字水印的两个主要应用是什么？这两种应用中使用的水印有什么不同？信息隐藏与数字水印，信息安全讲座，广东商学院信息学院胡玉平博士，2007年10月12日，陕西林业厅发布了猎人周正龙用数码相机拍摄的华南虎照片。随后，一些网民、华南虎专家和中国科学院专家对照片的真实性提出质疑，这引起了全国的关注。目前，世界上只有20多只野生华南虎，其中50多只保存在苏州和上海的动物园里。自1964年佛坪山人猎杀一只华南虎以来，陕西省已有40多年没有出现华南虎了。1983年在湖北一个林场发现的一只小老虎是中国最后一次发现野生华南虎，至今已有24

2、年了。问题1:如何检测数字产品的真实性。卡通制作软件：photoshop，卡通记号笔，问题2:原作者如何识别数字产品的版权，5。主要内容，密码学问题，信息隐藏技术，数字水印，6。密码学问题，受加密方法保护的数字媒体一般是不可识别和理解的，因此，它不利于媒体的直接传播，使用加密方法有一个致命的缺点。也就是说，它清楚地提示攻击者哪些是重要信息，哪些容易引起攻击者的好奇心和注意力，哪些有被破解的可能性。一旦加密文件被破解，其内容将完全透明，其保护将消失。7.信息隐藏，信息隐藏及其与密码学的联系，信息隐藏技术的内容，8。首先，信息隐藏及其与密码学的联系，信息隐藏(迷彩)意味着在另一个未分类的载体内容中

3、隐藏有意义的秘密信息。所使用的载体形式可以是任何类型的数字媒体，例如图像、声音、视频或一般文档等。密码只隐藏信息的内容，而信息伪装不仅隐藏内容，还隐藏信息的存在。以密码学为核心技术的传统信息安全技术和伪装信息安全技术不是相互矛盾、相互竞争的技术，而是相辅相成的。9，2，有可能吗？(机制)，多媒体信息有很大的冗余。从信息的角度来看，未压缩的多媒体信息的编码效率非常低，因此在多媒体信息中嵌入一些信息进行秘密传输是完全可行的，并且不会影响多媒体本身的传输，利用人眼或人耳对一些信息有一定的屏蔽作用。例如，人眼对灰度的分辨率只有几十个灰度；它对边缘附近的信息不敏感。通过利用人的这些特征，信息可以被很好地

4、隐藏而不被注意到。10，3，信息隐藏技术的内容，11，两个重要的分支，公共点：将重要的和秘密的信息毫无疑问地嵌入到公开的数据中。隐写术通常用于秘密通信。秘密信息可以是任何信息；一般来说，隐写术并不要求算法具有鲁棒性，即当公共数据被破坏或扭曲时，隐藏的信息不会被提取出来；它的重点是最大限度地隐藏和传输信息。水印主要用于版权保护和认证。其隐藏信息与受保护对象和/或其所有者有关；它侧重于鲁棒性的要求，即即使攻击者知道隐藏信息的存在，他也不能删除水印；数字水印研究现状数字水印通用模型数字水印基本特征数字水印分类典型数字水印算法数字水印通过数字水印进行攻击。13.首先，数字水印技术的发展，数字产品的知识

5、产权保护自20世纪90年代以来，计算机网络和多媒体技术在世界范围内迅速发展，数字多媒体产品日益普及和广泛使用。数字产品易于编辑、复制和传播，促进了人类信息共享和社会进步。与此同时，数字产品(数字声音、文本、图像和视频)的原始版本被无限制地编辑、修改、复制和分发，导致数字产品的知识产权保护和信息安全问题日益突出。14、2、数字水印的定义，普通水印是一种几乎看不见的标记，它必须放置在特定的环境中才能被看见而不影响物品的使用；普通水印的制作和复制是复杂的，需要特殊的技术和材料。常见水印常用于重要的印刷产品，如货币、支票、证书、护照和发票等，主要用于识别物品的真伪。数字水印将一些与多媒体内容相关的标记

6、信息直接嵌入到多媒体内容中，但不影响原始内容的使用价值，也不容易被人类感知系统感知或注意到。通过隐藏在多媒体内容中的信息，有可能确认内容的创作者、购买者，或者它是否真实和完整。1994年，在美国电气和电子工程师学会国际图像处理会议上，舍恩德尔和蒂克尔发表了一篇题为“数字水印”的论文，标志着数字水印概念的诞生。1996年5月30日至6月1日，第一届信息隐藏国际学术会议在英国剑桥的牛顿研究所举行。这次会议以数字水印为主题。1998年、1999年、2001年、2002年、2004年、2006年和2007年，分别举行了七次关于信息隐藏的国际研讨会。根据对IEEE/IEEE电子图书馆全文数据库的检索，2

7、001年至2007年数字水印文档的数量分别为222，302，365，438，512，596。中国的数字水印研究始于1998年。在何德全、周忠义和蔡继仁三位院士的倡议下，分别于1999年、2000年、2001年、2002年、2004年和2006年举办了六次国内信息隐藏学术研讨会。第七届中国信息隐藏会议于2007年11月在南京召开。根据中文期刊网络数据库的检索情况，1999年至2007年的文献数量分别为16、42、109、187、298、372、624、682篇。17，国家自然科学基金数字水印研究现状，1999年2个项目，2001年3个项目，2002年3个项目，2003年2个项目，2004年6个项

8、目，2005年4个项目，2006年2个项目，2007年11个项目。一些公司已经开始致力于数字水印软件的开发和推广，如上海阿苏数码有限公司()嵌入阶段的设计主要解决两个问题：一是数字水印的生成，可以是一系列的伪随机数，也可以是与作者相关的信息，如字符串、图标等可以加密；第二个是嵌入算法。嵌入方案的目标是在不可见性和鲁棒性之间找到一个很好的折衷。检测阶段主要是设计与嵌入过程相对应的检测算法。检测结果要么是原始水印(如字符串或图标等。)或基于统计原理的测试结果来判断水印是否存在。检测方案的目标是最小化错误判断和错过判断的概率。1.水印嵌入3360使用嵌入算法(即水印嵌入，1，1，20)将水印信号w嵌

9、入到原始产品1中。水印检测3360通过相关检测21准确地从水印载体中提取水印或者判断它是否包含某个水印。例如，假设有一个数字照片图像来识别作者，可以采用在原始图像上添加可见标记的方法，但这可能会损害图像的完整性。因此，通过使用数字水印嵌入技术，作者的徽标可以作为不可见数据(数字水印)隐藏在原始图像中，从而在不损害图像的主观质量和完整性的情况下指示所有权。水印图像可以保持原始图像的格式和其他信息，并且不影响正常信息的再现和处理。就主观质量而言，两幅图像之间的差异非常小，肉眼无法检测到。只有通过特定的解码器才能从中提取隐藏信息。数字水印的另一个目的是识别数据的真实性。目前，数码相机和录像机拍摄的图

10、像不能作为法庭证据，因为很容易被篡改。如果在证据照片中嵌入了水印，对照片的任何修改都会破坏水印，并且特殊的检测软件可以检测照片被修改的地方。数字水印技术不能直接防止复制行为，而是通过验证产品的所有权来揭露非法复制和传播行为，通过法律手段对其进行惩罚，间接消除盗版者的非法复制企图，起到保护知识产权的作用。23.五、数字水印的基本特征数字水印有四个基本特征：不可感知性、鲁棒性、安全性、水印容量和可证明性。不可感知性意味着数字水印的嵌入不会导致数字作品的视觉/听觉质量的下降。鲁棒性是指当受保护信息发生变化时，如传输、JPEG压缩、滤波、图像几何变换如平移、扩展、旋转、剪切等，数字水印不被破坏。数字水

11、印的基本特征和安全性数字水印的安全性与密码系统的安全性非常相似，即水印嵌入算法是开放的，安全性基于密钥管理，只有有密钥才能提取水印。水印容量：嵌入的水印信息必须足以代表多媒体内容的创作者或所有者的标识信息，或者购买者的序列号，这有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法所有者的利益。特别是在隐蔽通信领域，对水印容量有很大的需求。可证明性：数字水印算法可以肯定地识别嵌入在受保护对象中的相关信息，例如注册用户代码、产品徽标或任何其他有意义的单词，并在必要时提取它作为证据。25，6数字水印分类，从水印嵌入策略来看，空域水印：直接将水印信息叠加在信号样本值1的最低有效位方法(LSB方法)上；2.拼接法和纹理

12、块映射编码法；3.文档结构的微调方法。变换域水印：将水印信息叠加在信息变换后的系数上，如离散余弦变换、小波变换、傅立叶变换、分形或其他变换域等。水印检测方法中的非盲水印(私有水印)的分类需要原始数据和原始水印参与检测过程。在半盲水印(半私有水印)的检测过程中，需要原始水印进行检测，并且只给出一个二进制判断系统来判断是否包含水印。这个系统中嵌入的信息只有1位。盲水印(public watermark)是一种不需要原始数据或原始水印，可以输出水印内容的系统。一般来说，非盲水印是鲁棒的，但其应用受到存储成本和通信的限制。目前，学术界研究的数字水印大多是半盲水印或盲水印。根据使用目的，鲁棒水印在作品中

13、受到一定程度的破坏，而脆弱水印脆弱水印可以检测出任何对作品的篡改。如果作品被篡改，半脆弱水印不能被检测到。半脆弱水印能容忍一定的信号失真，只有当作品内容被篡改时，水印才不会被检测到。它比脆弱水印有更好的应用前景。鲁棒水印主要用于版权保护，脆弱水印和半脆弱水印主要用于根据水印所附着的媒体来认证：静止图像水印；视频水印；声音水印；文档水印；28、6典型数字水印算法和空间算法。典型的空间方法是最低有效位有效位、拼接和文档结构的微调。最小二乘法是将水印直接嵌入到原始信号的最不重要的位置(最低有效位)，这样可以保证嵌入的水印是不可见的。该算法鲁棒性差，水印信息容易被滤波、图像量化和几何变形破坏。，29，

14、一种典型的数字水印算法，Patchwork方法是一种基于统计的数据水印嵌入方案。它的过程是用一个键和一个伪随机数发生器选择N对像素(ai，bi)，然后加上每个ai点的亮度值，减去每个bi点的亮度值，这样整个图像的平均亮度保持不变，这里的值就是嵌入在图像中的水印信息。文档结构的微调方法是一种在普通文档中隐藏特定二进制信息的技术。例如稍微改变字符或文档图像的行间距和水平间距，或者改变字符的特征。30，典型的数字水印算法，空域数字水印技术具有算法简单、速度快、易于实现、几乎无损恢复载体图像和水印信息的优点。它的缺点是太脆弱，常用的信号处理过程，如信号缩放和切割，会破坏水印。31、典型数字水印算法、变

15、换域算法这种算法的基本思想是对图像或声音信号等信息进行变换(如正交变换)，在变换域中嵌入水印，然后将其变换成含有水印的输出。在检测水印时，首先要对信号进行相应的数学变换，然后通过相关运算来检测水印。压缩域算法水印检测和提取直接在压缩域数据中进行。数字水印的应用版权保护嵌入多媒体产品所有者的信息作为水印。当作品被盗版或发生版权纠纷时，所有者可以通过提取水印来保护自己的权益。认证当数字产品在法庭、医学、新闻和商业中使用时，通常需要确定它们的内容是否被修改、替换或特殊处理，这可以通过嵌入脆弱或半脆弱水印来验证内容的完整性。33，数字水印的应用，数据监控：其主要目的是检测和识别存储或传输的数据。此类应

16、用可用于付费无线广播的自动监控系统或互联网。内容标签：在数字产品中嵌入包含注释的信息，以进一步解释产品，例如在照片中添加拍摄时间和地点。其潜在市场是医学应用、多媒体检索等。34、数字水印的应用、拷贝控制：在DVD播放系统中，拷贝控制信息被嵌入到原始视频信号中，以达到控制使用的目的。盗版追踪：为了防止未经授权的拷贝被非法出售，所有者或销售者将不同的用户识别码或序列号作为不同的水印(指纹)嵌入到作品的合法拷贝中，从而一旦发现非法拷贝，就可以通过提取水印来确定其来源。35和8数字水印攻击。现有的数字水印攻击可分为5类。普通信号处理：普通信号处理包括：线性或非线性滤波、数字/模拟和模拟/数字转换、重采样、再量化、添加随机噪声、锐化或模糊图像、增