信息隐藏实验七-小波w-svd数字水印共26页文档
信息隐藏实验七-小波w-svd数字水印
六、实验报告
Wuhan University
实验高级要求：（平分等级A） 1、编写函数绘制至少3种“攻击-健壮性曲 线”，攻击手段自选。说明曲线对应的参 数以及该参数条件下水印的抗攻击能力 （阈值如何确定请说明）。 2、编写函数绘制1种“水印强度-不可见性” 曲线。评估方法可以使用MSE或PSNR（参 见《实验教程》第8章）。 3、合谋攻击(参见第九章)W-SVD。
信息隐藏实验七 （ 小波W-SVD数字水印 ）
2015年11月
实验内容
Wuhan University
一、简单复习三大数字水印基本模型 二、用MATLAB实现图像小波变换相关操作 三、完成基于图像小波变换的信息隐藏实 验 四、 使用stirmark攻击W-SVD
相关说明
Wuhan University
以下语句相信大家都会写了，以后的实验 PPT中将使用这些缩写： 1、读取一幅图像：ReadImage 2、读取一幅图像一层：ReadImageSingle 3、读取消息：ReadMsg 4、将结果显示在屏幕上：ShowtoScreen 5、将结果导出：WriteImage 带下划线的函数均为自编函数。
水印生成
Wuhan University
假设要加入水印的图像为M, 其归一化后的尺度 level 下的低频系数记为CA =wavetrans( M, level) 。对CA 作奇异值( 单值) 分解, 得到: CA = UΣVT 其中有:
水印生成
Wuhan University
按照U, V和Σ的特点, 随机生成这样三个矩阵:
四、W-SVD的检测
Wuhan University
完整word版,《信息隐藏技术》实验指导书
《信息隐藏技术》实验指导书北京电子科技学院信息安全系一、概述信息隐藏是一门新兴的学科。
信息隐藏技术，即将秘密信息隐藏在不易被人怀疑的普通文件中，使秘密信息不易被别有用心者发现，当然他们就不易对消息进行窃取、修改和破坏，从而保证了消息在网络上传输的安全性。
数字水印是信息隐藏技术的一个重要分支，水印的理论、嵌入提取算法、攻击等是目前学术界研究的重点问题。
《信息隐藏技术》课程实践性较强，通过实践可以使学生加深对理论知识的理解，掌握并实现常用的信息隐藏方法及攻击方法，提高分析问题、解决问题的实际能力，为进一步深入学习和研究该领域的知识打下基础。
由于课时、实验室条件等限制，不可能做大量实验。
结合授课内容和实际情况，针对水印的嵌入、提取和攻击，设计了12学时的实验。
其它实践内容，以课后作业方式引导学生实践。
按照课程教学大纲，本课程安排4个实验，12学时。
实验一：Matlab图像工具箱的使用3学时验证性实验二：经典水印算法的实现3学时验证性实验三：数字图像水印方案的设计6学时设计性二、实验环境《信息隐藏技术》实验使用信息安全实验室计算机及网络环境，可以选用实验室已安装的Visaul C++或Matlab调试环境。
三、成绩评定本课程加大实验考查力度，第一、二个实验各10分，第三个实验20分。
占期末总评成绩的40％。
实验评分参考如下标准：1. 第一、二个实验程序源代码和运行结果占5分，实验报告占5分。
第三个实验中算法设计占5分，程序源代码和运行结果占10分，实验报告占5分。
2. 严禁拷贝、抄袭，出现抄袭，本次实验成绩记为0。
3. 没有按时完成实验，以后补交实验程序和实验报告的，可以酌情扣除1～3分。
成绩评定分为4个级别：A：实验准备充分，上机准时，操作熟练，算法设计合理，能独立编码和调试，按时完成，报告内容齐全，结果和分析正确。
B：实验准备良好，上机准时，算法设计比较合理，操作比较熟练，能在教师指导下顺利地编码和调试，按时完成，报告内容比较齐全，结果和分析正确。
信息隐藏与数字水印绪论讲课文档
第13页，共35页。
古代隐写术——用于版权保护
• 核对校验图 （作品的摘要）
– Lorrain(1600-1682)是17世纪一个很有名的风景画家， 当时出现了很多对他的画的模仿和冒充，由于当时还 没有相关的版权保护的法律，他就使用了一种方法来 保护他的画的版权
•
第35页，共35页。
藏和隐蔽信息传输过程
•
第3页，共35页。
明文 载体 明文
加密算法 加密
密文
嵌入算法 隐写
携密载体
加密与隐写比较
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载体
携密载体
嵌入算法
隐写
明文
密文
加密算法
加密
现代隐写原理
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概论--信息隐藏历史
• 技术性的隐写术
• 头发、书记板、字母高度、符号斑点、隐形墨水
• 语言学中的隐写术
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可能吗？
• 利用人类感知系统的冗余 • 利用计算机处理系统的冗余 • 利用各种潜信道
• 技术上是可行的
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需要吗？
• 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
Detector
不可见水印
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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保密
信息隐藏技术_实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解信息隐藏技术的基本原理和实现方法。
2. 掌握信息隐藏技术在图像、音频和视频等数字媒体中的应用。
3. 通过实验验证信息隐藏技术的有效性和安全性。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3. 库：OpenCV、scikit-image、numpy、matplotlib三、实验内容1. 图像信息隐藏2. 音频信息隐藏3. 视频信息隐藏四、实验步骤1. 图像信息隐藏（1）选择一幅图像作为宿主图像，并选择一幅图像作为水印图像。
（2）将水印图像转换为二值图像。
（3）对宿主图像进行分块处理，将每个块转换为二值图像。
（4）根据密钥对水印图像进行置乱，提高安全性。
（5）将置乱后的水印图像嵌入到宿主图像的对应块中。
（6）提取水印图像，并与原始水印图像进行对比。
2. 音频信息隐藏（1）选择一段音频作为宿主音频，并选择一段音频作为水印音频。
（2）对宿主音频和水印音频进行分帧处理。
（3）根据密钥对水印音频进行置乱，提高安全性。
（4）将置乱后的水印音频嵌入到宿主音频的对应帧中。
（5）提取水印音频，并与原始水印音频进行对比。
3. 视频信息隐藏（1）选择一段视频作为宿主视频，并选择一段视频作为水印视频。
（2）对宿主视频和水印视频进行帧提取。
（3）根据密钥对水印视频进行置乱，提高安全性。
（4）将置乱后的水印视频嵌入到宿主视频的对应帧中。
（5）提取水印视频，并与原始水印视频进行对比。
五、实验结果与分析1. 图像信息隐藏实验结果表明，嵌入水印后的图像与原始图像在视觉效果上几乎没有差异，水印的嵌入效果良好。
同时，提取的水印图像与原始水印图像完全一致，证明了信息隐藏技术的有效性。
2. 音频信息隐藏实验结果表明，嵌入水印后的音频与原始音频在音质上几乎没有差异，水印的嵌入效果良好。
同时，提取的水印音频与原始水印音频完全一致，证明了信息隐藏技术的有效性。
3. 视频信息隐藏实验结果表明，嵌入水印后的视频与原始视频在视觉效果上几乎没有差异，水印的嵌入效果良好。
隐藏技术实验报告
一、实验背景随着科技的不断发展，信息传播速度的加快，信息安全问题日益突出。
为了保护国家、企业和个人隐私，防止信息泄露，隐藏技术应运而生。
隐藏技术主要包括信息隐藏、数字水印和隐写术等。
本实验旨在研究隐藏技术的原理和实现方法，并对其性能进行评估。
二、实验目的1. 理解隐藏技术的原理和实现方法；2. 掌握信息隐藏、数字水印和隐写术的基本操作；3. 评估隐藏技术的性能，包括鲁棒性、抗攻击能力和隐蔽性；4. 分析隐藏技术在信息安全领域的应用前景。
三、实验内容1. 信息隐藏（1）实验原理：信息隐藏技术是将信息嵌入到载体数据中，使得嵌入的信息对人类感知不可见，同时保证载体数据的完整性。
常用的信息隐藏方法有基于空域、频域和变换域的隐藏方法。
（2）实验步骤：1）选择载体数据，如图像、音频和视频等；2）将秘密信息嵌入到载体数据中，采用空域、频域或变换域方法；3）提取嵌入的秘密信息，验证隐藏效果；4）分析隐藏技术的性能，包括鲁棒性和抗攻击能力。
2. 数字水印（1）实验原理：数字水印技术是在数字媒体中嵌入不可见的水印，用于标识数字媒体的版权信息、完整性校验和来源追踪。
常见的数字水印技术有基于空间域、频域和变换域的水印嵌入方法。
（2）实验步骤：1）选择数字媒体，如图像、音频和视频等；2）将水印信息嵌入到数字媒体中，采用空间域、频域或变换域方法；3）提取水印信息，验证水印嵌入效果；4）分析水印技术的性能，包括鲁棒性、抗攻击能力和隐蔽性。
3. 隐写术（1）实验原理：隐写术是一种将秘密信息隐藏在公开信息中的技术，使得秘密信息对人类感知不可见。
常见的隐写术有基于文本、图像和音频的隐写方法。
（2）实验步骤：1）选择公开信息，如文本、图像和音频等；2）将秘密信息嵌入到公开信息中，采用隐写方法；3）提取嵌入的秘密信息，验证隐写效果；4）分析隐写技术的性能，包括隐蔽性、抗攻击能力和检测难度。
四、实验结果与分析1. 信息隐藏实验结果：通过实验，我们发现基于变换域的信息隐藏方法在鲁棒性和抗攻击能力方面表现较好，而基于空域的隐藏方法在隐蔽性方面表现较好。
W-SVD 算法
一个问题的提出：
计算出了相关性值如何判定是否有水印？
绘制“种子—相关性值图”（SC图）是分析水 印系统的一个重要手段 。
计算检测相关性值的方法
常规检测直接相关性值d ：
W ,W ' d
W W'
MN
W ,W '
wij wi'j
i1 j1
W W,W
随机对角矩阵是通过以下一组命令完成的： sigma_tilda=alpha*diag(flipud(sort(rand(d,1))))
sigma_tilda就是算法中的 。 alpha就是强度因子α ，d是根据d/n计算出的要
替换的行数。 α和d/n是两个重要参数。
W-SVD 算法——流程
水印转换E函数 CAw =E(CA)=CA+W(CA) ，
其中，CA 原始图像小波系数 W(CA）通过SVD变换生成的水印图像小波系数 CAw 嵌入水印图像的小波系数
对CAw进行小波逆变换（重构）得到嵌入水印的图像
W-SVD 算法——流程
1
2
6 5
3 3
4
W-SVD 算法——流程
V矩阵（正交矩阵）
SVD 的matlab实现
在MATLAB中，SVD变换通过函数svd完成
Σ 矩阵（对角矩阵）
本章内容
基础知识 小波分解 SVD
W-SVD水印方法 C-SVD水印方法
4.2.1 小波SVD(W-SVD)数字水印算法
W-SVD数字水印算法是美国Syracuse大学 数学系和美国空军实验室通信遥感部联 合于1998年发布的。
，σi>0 (i=1,…,r)，r=rank(A) 这种变换就称矩阵SVD变换。 U和V中分别称作A的奇异向量 Σ是A的奇异值
基于信息隐藏技术的数字水印研究
基于信息隐藏技术的数字水印研究数字水印是一种不可见的标识，它能够嵌入在数字内容中，从而防止信息被复制和非法使用。
数字水印技术有着广泛的应用，如音视频版权保护、图像识别和数据完整性验证等。
其中，信息隐藏技术是实现数字水印的核心，它的研究能够提高数字水印的鲁棒性和隐蔽性。
1. 信息隐藏技术信息隐藏技术是将目标信息嵌入到其他信号中，使得嵌入后的信号在保持可接受的质量损失的前提下，尽可能地保持原信号的相似性。
信息隐藏技术主要有两种：基于转换和基于编码。
前者是通过对原信号进行转换，如离散余弦变换和小波变换等，将嵌入信息嵌入到变换系数中；而后者则是通过对原信号进行编码，如LDPC码和Turbo码等，将嵌入信息嵌入到编码信息中。
2. 数字水印数字水印分为可见水印和不可见水印两种。
可见水印指的是在原图像上嵌入具有一定透明度的图像，以标识版权信息或加强图像的可信度。
而不可见水印则是将目标信息嵌入到图像、音频或视频等数字内容中，并且嵌入后的信息是不可感知的。
数字水印有着广泛的应用场景，如图像识别、版权保护、数据完整性验证等。
3. 数字水印的应用数字水印技术可以广泛应用于各个领域。
在版权保护方面，数字音乐、数字电影、数字图书等数字内容都有可能遭受盗版和侵权行为，数字水印的应用可以有效地防止这些行为的发生。
在图像识别方面，数字水印能够对照片、视频等内容进行唯一的标识，从而有效防止内容被篡改或恶意复制。
在数据完整性验证方面，数字水印也能够帮助验证数据的真实性和完整性，是数据保密的重要措施。
4. 数字水印的研究方向数字水印研究的主要方向是提高数字水印的容错率和隐蔽性。
其中，容错率是指数字水印在经过媒介的变换和干扰后依然能够被准确地提取出来的能力；而隐蔽性则是指数字水印能够被嵌入到原信号中，又不影响原信号的质量和效果的能力。
为了提高数字水印的容错率和隐蔽性，研究者们提出了许多算法和技术，如小波变换、奇异值分解以及机器学习等。
信息隐藏技术应用实例
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数字水印生成和嵌入模型 数字水印提取及认证模型
信息隐藏技术应用实例
用于图像认证的数字水印算法设计 用于图像认证的数字水印算法实现
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用于图像认证的数字水印算法实现
在这一节，要对所设计的算法进行程序实 现并通过具体实例进行实验说明。如下图所示 为未嵌入水印前的原始图像，首先，将原始图 像进行缩放并提取缩放图像的边缘作为特征信 息；其次，对特征信息进行混沌调制和私钥加 密得到水印信息，最后结合人类视觉系统将水 印信息嵌入到原始图像的小波域中
信息隐藏技术应用实例
而对其他恶意篡改则能够准确判断并 精确定位。本节设计的数字水印主要包括 水印的生成和嵌入以及水印的提取和认证 两个基本过程。水印生成和嵌入过程负责 将水印信号调制成水印并嵌入到数据中， 水印提取和认证过程用来提取数据中含有 的水印并对水印图像进行篡改认证和篡改 定位。
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信息隐藏技术应用实例
用于图像认证的数字水印算法设计 用于图像认证的数字水印的数字水印算法设计
本节设计的数字水印生成和嵌入算法构造 过程为：①提取缩放图像的边缘作为特征信息； ②对特征信息进行混沌调制和私钥加密生成水 印信息；③利用视觉感知模型将水印信息嵌入 到小波系数中。其数字水印生成和嵌入模型如 下图所示。
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用于图像认证的数字水印算法实现
产生如下图所示嵌入水印后的水印图像， 其水印图像与原始图像在视觉上并无差别，很 好地实现了水印的隐藏，满足了透明性要求。 如下图所示为被篡改了的水印图像，用户利用 公钥从篡改的水印图像中提取特征信息，并与 重建的特征信息进行匹配来实现认证，如下图 所示为对篡改的水印图像进行篡改认证和篡改 定位的结果。
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26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基