信息隐藏与数字水印概述
信息隐藏技术在数字水印中的应用研究
信息隐藏技术在数字水印中的应用研究随着数字媒体的迅猛发展，数字水印技术已成为一种重要的信息隐藏手段。
信息隐藏技术可以将一些私密信息嵌入到普通的数字媒体中，从而实现信息传递和保护的双重目的。
在数字水印技术中，信息隐藏技术的应用尤为重要。
本文将分析信息隐藏技术在数字水印中的应用研究现状以及未来发展趋势。
一、信息隐藏技术的基本概念信息隐藏技术是一种利用编码算法和数学模型将信息嵌入到载体中的技术。
信息隐藏技术可以通过改变载体的一些细节或参数来保证信息的嵌入和隐藏。
信息隐藏技术包括多种方法，如隐写术、数字水印等。
其中，数字水印技术是一种将数字信息嵌入到数字媒体（如图片、音频、视频等）中的信息隐藏手段。
数字水印技术是一种基于信息隐藏技术的保护知识产权的技术。
数字水印可以将一些非常难以被发现的标记或数据嵌入到数字媒体中，从而对数字内容进行标记、识别、跟踪和保护。
数字水印可以实现对多种类型数字媒体的保护，如音频、视频、图像、文本等。
数字水印技术主要应用于版权保护、鉴定和追踪、文档保密和安全认证等领域。
与传统的版权保护技术相比，数字水印技术具有隐蔽性、不可删除性、不可更改性等特点，更加适用于数字信息的保护。
二、数字水印的实现方式数字水印的实现方式主要有两种：盲水印和非盲水印。
盲水印是一种在不需要对原始载体进行修改的情况下进行水印嵌入和提取的数字水印技术。
在嵌入过程中，盲水印可以通过关键字或授权方式将水印信息与载体绑定，从而可以在不破坏载体质量的情况下进行水印提取。
盲水印主要应用于文本、图像、声音等数字媒体的保护和版权鉴定。
非盲水印是一种需要对原始载体进行修改的数字水印技术。
在嵌入过程中，非盲水印将水印信息嵌入到载体中，并对载体进行一些改变或修饰。
非盲水印主要应用于音频和视频等数字媒体的保护和篡改鉴定。
三、信息隐藏技术在数字水印中的应用研究现状信息隐藏技术在数字水印中的应用研究已经得到广泛关注，相关领域的学者已经做了大量的研究和实验。
信息隐藏技术在数字水印中的应用探究
信息隐藏技术在数字水印中的应用探究随着数字化时代的到来，数字媒体成为人们日常生活不可或缺的一部分。
然而，数字内容的广泛传播也给版权保护、数据完整性等方面带来了挑战。
为了解决这些问题，人们开始研究和应用信息隐藏技术，其中数字水印技术成为一种重要的手段。
本文将探究信息隐藏技术在数字水印中的应用，分析其原理和发展趋势。
一、信息隐藏技术的基本原理信息隐藏技术是通过在数字媒体中插入一种无感知的信息，使其不影响原始媒体内容的可视和可听性，同时实现对信息的确认和提取。
数字水印技术作为信息隐藏技术的一种形式，主要通过修改或嵌入数字媒体中的像素值、频谱或数据等，使得水印可以被嵌入和提取。
在数字水印中，嵌入的信息被称为水印信息，而被嵌入信息的数字媒体被称为载体。
嵌入水印的过程主要包含以下步骤：1. 选择合适的水印嵌入域：可以选择像素域、频域或压缩域等进行嵌入。
不同的域选择将影响水印的可靠性和对原始媒体的干扰程度。
2. 将水印信息与载体进行融合：通过修改载体中的像素或数据，将水印信息嵌入到载体中。
这一步骤可以使用不同的算法和技术来实现，如Least Significant Bit (LSB) 替换法、离散余弦变换 (DCT) 等。
3. 水印数据的可靠性检测：在嵌入水印后，需要对水印数据的可靠性进行验证，以确保水印可以被正确提取出来。
二、数字水印的应用领域数字水印技术在多个领域都有着广泛的应用，其中包括版权保护、信息认证、数据完整性等。
1. 版权保护：数字水印技术可以嵌入到音频、视频等数字媒体中，以证明其所有权和保护作品的版权。
一旦其中的水印信息被篡改或删除，就可以通过检测和提取水印来追溯到侵权来源，维护数字内容的版权权益。
2. 信息认证：数字水印技术可以用于验证数字媒体的真实性和完整性。
例如，在数字图像中嵌入水印信息可以用于确定图像是否被篡改过；在音频文件中嵌入水印信息则可以用于确认音频的来源和完整性。
3. 数据完整性：数字水印技术可以用于保护数据的完整性，防止数据在传输或存储过程中被篡改。
信息隐藏——数字水印技术研究
信息隐藏——数字水印技术研究摘要: 作为隐蔽通信的主要技术手段和保护知识产权的有力武器, 以数字水印为代表的信息隐藏技术日趋成熟,本文充分介绍了数字水印技术的研究与应用领域，并展望了其未来发展前景。
关键词:信息隐藏数字水印前景计算机网络已广泛地应用于工业、商业、教育以及日常生活的各个领域,成为信息传输中不可缺少的基础设施。
但是,随之而出现的问题也十分严重:软件资源和数据信息受到非法的复制、篡改和毁坏。
在这种背景下,对多媒体数字信息安全的保护就成了当今数字时代的一个重要的研究课题。
数字水印(Digital Watermarking)技术则为上述问题提供了一套解决方案。
一、数字水印技术概述（一）概念数字水印是信息隐藏技术研究领域的一个重要分支，是实现版权保护的有效办法。
它是通过一定的算法将具有特定意义的标志性信息(水印)利用数字嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、视频等要保护的数字产品中，这种被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等，用以证明创作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据，同时通过对水印的检测和分析来保证数字信息完整性和可靠性。
在数字水印系统中，隐藏信息的丢失即意味着版权信息的丢失，从而也就失去了版权保护的功能，说明这一系统就是失败的。
（二）特征1.不可感知性: 有两个方面: 一个指视觉上的不可见性, 即因嵌入水印导致图像变化对观察者的视觉系统来讲应该是不可察觉的; 另一方面水印用统计方法也是不能恢复的, 如对大量的用同样方法和水印处理过的信息产品即使用统计方法也无法提取水印或确定水印的存在。
2.鲁棒性: 指不因图像文件的某种改动而导致隐藏信息丢失的能力。
这里所谓“改动”包括传输过程中的信道噪音、滤波操作、重采样、有损编码压缩、D/A 或A/D 转换等。
3.安全性: 指隐藏算法有较强的抗攻击能力, 即它必须能够承受一定程度的人为攻击, 而使隐藏信息不会被破坏。
4.不可检测性: 指隐蔽载体与原始载体具有一致的特性。
计算机安全信息隐藏与水印复习
计算机安全信息隐藏与水印复习计算机安全信息隐藏与水印旨在通过对数据进行隐写处理，保护数据的安全性和完整性，防止信息被未经授权的人员访问或篡改。
本文将对计算机安全信息隐藏与水印相关概念、原理以及技术进行复习。
一、计算机安全信息隐藏的概念计算机安全信息隐藏是一种将敏感信息嵌入到特定的载体中，以达到隐藏和保护敏感信息不被非法获取的目的的技术。
它与传统的加密技术有所不同，信息隐藏不是对信息进行加密，而是将信息隐藏在载体数据中，使得外界无法察觉到信息的存在。
二、计算机安全信息隐藏的原理计算机安全信息隐藏的基本原理是将要隐藏的信息通过特定的算法加入到载体数据中，使得载体数据看起来没有发生变化，但隐藏的信息可以被提取出来。
隐藏信息的方法包括各种隐写术，如文本隐藏、图像隐藏、音频隐藏等。
1. 文本隐藏：将隐藏信息以不影响正常文本阅读的方式嵌入到文本中。
如通过在空格或字符的位置插入隐藏信息，或者通过改变字母的大小写或位移等方式隐藏信息。
2. 图像隐藏：将隐藏信息以不影响原图观感的方式嵌入到图像中。
常见的方法有最低有效位法、复制法、奇偶校验法等。
3. 音频隐藏：将隐藏信息以不影响音频质量的方式嵌入到音频中。
一般采用频率扩展、相位编码等方法来实现。
三、数字水印的概念数字水印是一种在数字媒体中嵌入特定信息的技术，其主要目的是保护数字媒体的版权及完整性。
数字水印一般分为可见水印和不可见水印两种形式。
可见水印指的是人眼可以看到的文本或图像，而不可见水印则指嵌入到数字媒体中但不会对人眼产生明显影响的信息。
四、数字水印的原理数字水印技术主要通过在原始媒体数据中嵌入特殊的信息，使得该信息对于一般用户是不可感知的。
数字水印的嵌入过程包括两个主要步骤：嵌入和提取。
在嵌入过程中，水印信息被嵌入到原始媒体数据中，而在提取过程中，通过特定的算法将嵌入的水印信息从载体媒体中提取出来。
1. 可见水印：可见水印一般通过改变图像或视频的像素值来实现。
信息隐藏
信息隐藏原理及应用--数字水印作用数字水印作用摘要随着多媒体技术和网络通信技术的迅速发展，针对文本、图片、视频等数字作品的侵权行为日益严重，如未经授权的传播、非法拷贝、恶意篡改等，给数字作品的版权保护工作带来巨大挑战。
而数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一个在开放的网络环境下，保护版权和认证来源及完整性的新型技术。
数字水印技术为数字产品的版权保护提供了一种新的解决方案，得到了人们的广泛关注。
作为信息隐藏技术的一个分支，数字水印有它的特点。
介绍数字水印技术的基本概念、基本特征和分类，数字水印技术广泛的应用领域，分析数字水印技术的应用前景。
关键词数字水印分类数据安全一信息隐藏与数字水印信息隐藏，，也称为信息伪装（Steganography），该单词来源于古希腊，意思是将有用或重要的信息隐藏于其他信息里面以掩饰其存在，就是将秘密信息秘密地隐藏于另一非机密的文件内容之中。
密码学是研究如何保护消息内容的，而伪装术是专门研究如何隐藏它们的存在性。
数字水印技术的基本思想源于古代的伪装术（密写术）。
古希腊的斯巴达人曾将军事情报刻在普通的木板上，用石蜡填平，收信的一方只要用火烤热木板，融化石蜡后就可以看到密信。
使用最广泛的密写方法恐怕要算化学密写了，牛奶、白矾、果汁等都曾充当过密写药水的角色。
大约700年前，在手工造纸技术中出现了纸张上的水印。
人类早期使用的保密通信手段大多数属于密写而不是密码。
但与密码技术相比，密写术始终没有发展成为一门独立的学科，其中的主要原因是密写术缺乏必要的理论基础。
数字水印（Digital Watermark）技术是将与多媒体内容相关或不相关的一些标示信息直接嵌入多媒体内容当中，但不影响原内容的使用价值，并不容易被人的知觉系统觉察或注意到。
通过这些隐藏在多媒体内容中的信息，可以确认内容创建者、购买者，或者验证内容是否真实完整。
数字水印中包含音像作品的版本、创作者、拥有者、发行人等信息，数据量并不大，一般控制在100位以内，与动辄上兆字节的音乐、影视文件相比犹如藏在草堆中的一根针。
第三讲 数字水印及信息隐藏
鲁棒水印主要用于版权保护,易损水印和半易损水印主要用 于认证
静止图象水印 ； 视频水印 ；声音水印 ； 文档水印 ；
按水印所附载的媒体划分 :
六 典型数字水印算法
空域算法 典 型 空 域 方 法 有 最 低 有 效 位 方 法 LSB （ Least Significant Bits）、 Patchwork法和文档结构微调 方法。 LSB方法是将水印直接嵌入到原始信号表示数 据的最不重要的位置（最低有效位）中，这可保 证嵌入的水印是不可见的。该算法的鲁棒性差， 水印信息很容易被滤波、图像量化、几何变形的 操作破坏。
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三、信息隐藏技术的内容
信息隐藏
隐蔽信道 信息隐藏
匿名
隐写术
数字水印
鲁棒水印
易损水印
版权标识
数字指纹
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两个重要分支
共同点: 将重要的、秘密的信息嵌入到不受怀疑、公开的数 据中。
隐写术（Steganography）
通常用于秘密通信过程中;秘密的信息可以是任何信 息;一般情况下，隐写术不要求算法具有鲁棒性，也就 是当公开数据被破坏或失真之后，隐藏的信息将无法提 取出来;它着重于最大限度地隐藏和传送信息 .
5
密码学的问题
加密方法保护下的数字媒体一般不具有可 识别和理解性，因此，不利于媒体的的直 接传播和使用 加密方法有一个致命的缺点，那就是它明 确地提示攻击者哪些是重要信息，容易引 起攻击者的好奇和注意，并有被破解的可 能性 一旦加密文件经过破解后其内容就完全透 明，其保护作用也随之消失
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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,鲁棒性、安全性、
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。
信息隐藏与数字水印
-7-
第十章 信息隐藏与数字水印 2
1. 信息隐藏 2. 数字水印技术概述 3. 数字水印常用算法 4. 针对数字水印的攻击 5. 数字水印的应用与嵌入有效性
（2）保真度
（3）数据有效载荷 （4）盲检测或含辅助信息检测 （5）误检率
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数字水印的特点cont .
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进阶阅读和习题
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数字水印模型
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第十章 信息隐藏与数字水印 3
1. 信息隐藏 2. 数字水印技术概述 3. 数字水印常用算法 4. 针对数字水印的攻击 5. 数字水印的应用与发展
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空域算法
（1）Schyndel算法
（2）文本水印算法 （3）Patchwork算法
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频域（变换域）算法
（1）离散余弦变换（DCT）算法
易损水印要防止的攻击与鲁棒水印完全不同，它不需要抵 抗上述几种攻击，只需抵抗“伪认证”攻击。因为对它
的攻击不是将水印信息去掉或使其不能检测到，而是设
法篡改多媒体数据的内容却不损坏水印信息，即当多媒 体数据的内容发生改变时，使其仍能通过认证。
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对图像水印稳健性的攻击
（1）简单攻击。也称波形攻击或噪声攻击，它只是通过对水印图像进行某
（2）离散小波变换（DWT）算法
（3）RST域算法
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压缩域算法
基于JPEG，MPEG标准的压缩域数字水印算法不仅缩短了大 量的完全解码和重新编码的过程，而且在数字电视广播 及VOD中有很大的应用价值。相应地，水印检测与提取
也直接在压缩域数据中进行。
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水印例子 1
-17-
水印例子 2
（6）鲁棒性
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隐藏系统：已知更多的信道信息（载体信号 是已知的）
通信模型分类
——根据噪声性质分类
加性噪声信道模型
设原始图像为I0，待隐藏信息为W，隐藏后图像为I1，接收 端收到的图像为I2，待隐藏信息经过特定的处理后加载到 图像的空间域或变换域中，用I1－I0＝f(W)表示，图像在 信道中受到的处理用I2－I1＝P表示
缺乏像Shannon通信理论这样的理论基础 缺乏对人类感知模型的充分理解 缺乏对信息隐藏方案的有效度量方法等
目前一种研究方法是：将信息隐藏过程 类比于隐蔽信息的通信过程
隐藏系统与通信系统的比较
可以将信息隐藏的载体看作通信信道， 将待隐藏信息看作需要传递的信号，而 信息的嵌入和提取分别看作通信中的调 制和解调过程
50 0 1998
2000写
统计源：IEEE、IEE期刊、会议论文
历年文献统计
信息隐写与隐写分析
140
120
100
80
信息隐写
60
隐写分析
40
20
0 1998
2000
2002
2004
统计源：IEEE、IEE期刊、会议论文
信息隐藏
利用人类感知系统以及计算机处理系统 的冗余
攻
尽可能地发现和破坏对手利用信息隐藏技术 隐藏在公开消息中的机密信息
内容
广义信息隐藏
在某种载体中嵌入数据
两个分支
信息隐藏
伪装式隐蔽通信
数字水印
数字产品的版权保护（数字版权管理DRM）
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
需要吗？
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
信息隐藏的安全性
信息隐藏系统的安全性
系统自身算法的安全性 各种攻击情况下的安全性
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
信息隐藏的通信模型
目前对信息隐藏的理论研究还不充分
信息隐藏的研究状况
1992年国际上正式提出信息隐形性研究 1996年国际第一届信息隐藏研讨会 1998、1999、、、信息隐藏研讨会 各种大型国际会议中都有信息隐藏和数
字水印的专题 国内信息隐藏研讨会每年召开（1999年
开始）
历年文献统计
数字水印与信息隐写
500 450 400 350 300 250 200 150 100
载体可以是任何一种多媒体数据，如音 频、视频、图像、甚至文本、数据等
被隐藏的信息也可以是任何形式（全部 作为比特流）
主要用于军队和安全部门
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
信息隐藏与数字水印概述
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
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
息的保密和安全问题
基本框架
守
尽可能多地将信息隐藏在公开消息之中 尽可能不让对手发现任何破绽
误判
实际有隐藏，判断无隐藏——错误
漏判
实用的信息隐藏系统
假设
攻击者误判的概率为α 攻击者漏判的概率为β
一个实用的信息隐藏系统应该尽可能使 β最大
一个理想的信息隐藏系统应该有β=1 即，所有藏有信息的载体都被认为没有
隐藏信息而被放过，达到了信息隐藏、 迷惑攻击者的目的
信息隐藏的攻击
消息
发送器
信道
接收器
消息 通信系统
消息
信息嵌 入
伪装载 体
信息提 取
隐藏系统 消息
比较
目标相同：都是向某种媒介（称为信道） 中引入一些信息，然后尽可能可靠地将 该信息提取出来
约束条件：
通信系统：最大的平均功率或峰值功率约束 隐藏系统：感观约束
比较
信道干扰
通信系统：主要为传输媒介的干扰，如设备 噪声、大气环境干扰等
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
信息隐藏的原理框图
载体信 息源
A 秘密消息m
载体对象c
伪装对象c’
信息嵌入 算法
不安全信 道
信息提取 算法
Ｂ 秘密消息m
密钥k
攻击一个信息隐藏系统
证明隐藏信息的存在 破坏隐藏信息 提取隐藏信息
安全的：如果攻击者经过各种方法仍然不能判 断是否有信息隐藏
攻击者：判断是否有隐藏
定义一个检验函数 f：C →{0,1}
1 f (c)
0
c中含有秘密消息 其它
判断结果
实际有隐藏，判断有隐藏——正确 实际无隐藏，判断无隐藏——正确 实际无隐藏，判断有隐藏——错误
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
现代战争——信息战
尤其是国家安全部门需要研究伪装式信息安全的攻 与防
需要吗？
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
非加性噪声信道模型（几何变换）
但有一些攻击不能用加性噪声表示，如图像的平移、旋转 等，这些处理不仅影响象素值，而且还影响数据的位置。
信息隐藏的原理框图
名词
A打算秘密传递一些信息给B，A需要从一个随 机消息源中随机选取一个无关紧要的消息c， 当这个消息公开传递时，不会引起怀疑，称这 个消息c为载体对象
把需要秘密传递的信息m隐藏到载体对象c中， 此时，载体对象c就变为伪装对象c’
秘密信息的嵌入过程需要密钥，此密钥称为伪 装密钥