【正文】 1 2 3 第 1 章 概 述 3 七屆。 1998 年以來，《 IEEE 圖像處理》、《 IEEE 會報》、《 IEEE 通信選題》、《 IEEE 消費電子學(xué)》等許多國際重要期刊也都組織了信息隱藏的技術(shù)專刊或?qū)ｎ}新聞報道。 由于有大公司的介入和軍方及財政部的支持，該技術(shù)研究的發(fā)展速度非?？?。1998 年，美國政府報告中出現(xiàn)了第一份有關(guān)圖像數(shù)據(jù)隱藏的報告。目前，己支持或開展信息隱藏研究的機構(gòu)既有政府部門，也 有大學(xué)和知名企業(yè)，它們包括美國財政部、美國版權(quán)工作組、美國空軍研究院、美國陸軍研究實驗室、德國國家信息技研究中心、日本 NTT 信息與通信系統(tǒng)研究中心、麻省理工學(xué)院、伊利諾斯大學(xué)、明尼蘇達大學(xué)、劍橋大學(xué)、瑞士洛桑聯(lián)邦工學(xué)院、西班牙 Vigo 大學(xué)、 IBM 公司 Watson研究心、微軟公司劍橋研究院等等。 從公開發(fā)表的文獻看，國際上在信息隱藏方面的研究已經(jīng)取得了一定的成績。從 1996 年以后提出了一些成功的隱寫方法，還出現(xiàn)了一些隱寫工具。適用的技術(shù)包括將 LSB 嵌入法直接用于圖像的像素、顏色指數(shù)、變換系數(shù) ， 結(jié)合 JPEG 和 MP3 編寫的隱寫，應(yīng)用擴頻技術(shù)的隱寫法等。近年來還出現(xiàn)了許多其它方法，例如基于小波變換的有損壓縮嵌入技術(shù)，具有抗壓縮的能力；通過修改量化表嵌入數(shù)據(jù)，在提高嵌入量的同時能達到很高的隱蔽性。一些隱寫算法被開發(fā)成工具，其中有數(shù)以百計的隱寫軟件可在互聯(lián)網(wǎng)上獲得。對隱寫分析的研究也取得了不少的進展。己發(fā)表的成果包括面向 JPEG 圖像隱寫、 LSB 嵌入、調(diào)色板圖像等隱寫分析法。近年來的一些研究成果包括 Memon 等基于圖像和音頻質(zhì)量測度的隱寫檢測技術(shù) [67]，以及Westfeld 針對 MP3Steg 等幾種隱寫算法進行的低嵌入量 隱寫分析 [8]。 隱寫的安全性一直是研究者關(guān)注的重要問題。一些隱寫分析方法要求無限的計算能力和關(guān)于載體的詳細統(tǒng)計知識，這往往不現(xiàn)實，于是 人們 提出了實用的隱寫安全性概念。最多可嵌入多少信息而不會導(dǎo)致統(tǒng)計可檢測性是另一個重要問題 [10]。 文獻 [11]針對 LSB 嵌入法和基于壓縮圖像的隱寫，結(jié)合安全性考慮等作了理論分析。 在國內(nèi)，以數(shù)字水印為代表的信息隱藏技術(shù)雖然起步比較晚，但發(fā)展卻十分迅速，己經(jīng)有相當(dāng)一批有實力的科研人員和機構(gòu)投入到這一領(lǐng)域中。 1999 年 12 月，我國信息安全領(lǐng)域的何德全、周仲義、蔡吉人與有關(guān)應(yīng)用研 究單位聯(lián)合發(fā)起并組織召開第一屆全國信息隱藏學(xué)術(shù)研討會 （ CIHW 1999 ） 。 CIHW 己成為國內(nèi)最具代表性的信息隱藏學(xué)術(shù)交流活動，至今已舉行了六屆全國會議。第六屆（ CIHW20214）于 2021年 8 月上旬在哈爾濱工業(yè)大學(xué)召開，聚集國內(nèi)眾多從事多媒體信息安全技術(shù)研究的專家學(xué)者，就多媒體信息安全技術(shù)及數(shù)字版權(quán)保護技術(shù)等領(lǐng)域的最新研究成果展開研討，經(jīng) 42 位專家評審，從近 150 篇論文中評審出 78 篇組成論文集，發(fā)表在哈爾 4 廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報增刊上。此外，全國網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)研討會（ NetSec） 、中國可信計算與信息安全學(xué) 術(shù)會議（ CTCIS）、全國圖像圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議（ NCIG）等各類學(xué)術(shù)研討會都涉及到信息隱藏。各類研討會總結(jié)、交流國內(nèi)外近年來關(guān)于信息隱藏的先進技術(shù)和重大應(yīng)用，研討具有創(chuàng)新意義的研究方法、前沿動態(tài)及發(fā)展趨勢。 目前，使用密碼加密仍是網(wǎng)絡(luò)上主要的信息安全傳輸手段，信息隱藏技術(shù)在理論研究、技術(shù)成熟度和實用性方面都無法與之相比，但它潛在的價值是無法估量的，隨著研究的深入發(fā)展，它將在未來的信息安全體系中發(fā)揮重要的作用。 本文的主要研究內(nèi)容、研究方法和結(jié)構(gòu)安排 信息隱藏技術(shù) 使用的載體有 圖像、視頻、語音及文本等 數(shù) 字媒體 ， 包括數(shù)字隱寫與隱寫分析兩個方面 的內(nèi)容， 本文以使用最為廣泛的數(shù)字圖像作為研究對象， 以基于數(shù)字圖像的隱寫方法作為研究內(nèi)容 。文章介紹了信息隱藏技術(shù)的基本知識和圖像信息隱藏的 常用 算法，著重 討論 了數(shù)字圖像的置亂技術(shù) 和 融合技術(shù)， 在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于 DCT 變換和置亂融合的圖像信息隱藏技術(shù)，并且運用 MATLAB 進行 大量的 實驗 測試，對該方法的性能進行檢驗分析，表明該方法具有一定的優(yōu)點。本文 內(nèi)容 主要如下： 1. 信息隱藏技術(shù) 簡介： 信息隱藏技術(shù)的背景 、 研究意義 ， 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ， 信息隱藏技術(shù)的基本原理，信息隱 藏技術(shù)的術(shù)語和模型 ， 信息隱藏系統(tǒng)的基本屬性 ，信息隱藏技術(shù)的分支及其應(yīng)用。 2. 圖像信息隱藏技術(shù) 介紹： 數(shù)字圖像處理的基本概念和知識 ， 空域隱藏算法 ，變換域隱藏算法 。著重討論了 基于離散余弦變換的圖像信息隱藏算法 及其應(yīng)用。 3. 數(shù)字圖像的置亂技術(shù) ： 圖像置亂變換的定義、周期和算法評價 ， 圖像置亂程度的衡量方法 ， 常用的圖像置亂技術(shù) ，并 著重討論了 Arnold 變換 及其應(yīng)用。 4. 數(shù)字圖像的融合技術(shù) ： 基于融合的圖像隱藏原理和定義 ， 兩幅數(shù)字圖像的融合 ； 數(shù)字圖像的 n 重迭代混合 ； 數(shù)字圖像的多幅迭代混合 等 。 文中 著重討論了 兩幅數(shù)字 圖像的融合 及其應(yīng)用。 5. 提出一種基于 DCT 變換和置亂融合的圖像信息隱藏技術(shù)，運用 MATLAB 工具 進行實 驗 測試 和分析，結(jié)果表明， 該 隱藏技術(shù) 具有較大的信息嵌入量和較好的 不可感知性 ，對常見的圖像處理操作，具有一定程度的 魯棒性 。 第 2 章 信息隱藏技術(shù)概述 5 第 2 章 信息隱藏技術(shù)概述 信息隱藏技術(shù)作為一個新興的研究領(lǐng)域，橫跨數(shù)字信號處理、圖像處理、語音處理、模式識別、數(shù)字通信、多媒體技術(shù)、密碼學(xué)等多個學(xué)科。它把一個有意義的信息（如含有版權(quán)信息的圖像）通過某種嵌入算法隱藏到載體信息中，從而得到隱密載體，非法者不知道這個載體信息中是否隱 藏了其它的信息，而且即使知道，也難以提取或去除隱藏的信息。 隱密 載體通過信道到達接收方后，接收方通過檢測器利用密鑰從中恢復(fù)或檢測出隱藏的秘密信息。 本章 首先指出 了信息隱藏技術(shù)的 依據(jù)，通過與信息加密作比較，介紹了信息隱藏技術(shù)的 基本原理， 然后 描述了 信息隱藏技術(shù)的術(shù)語和模型 、 信息隱藏系統(tǒng)的基本屬性， 最后介紹了 信息隱藏技術(shù)的分支 及其實際 應(yīng)用。 信息隱藏技術(shù)的基本原理 信息隱藏技術(shù)的依據(jù) 信息隱藏技術(shù) 通常 使用 文字、圖像、聲音及視頻等 作為載體， 信息之所以能夠隱藏在多媒體數(shù)據(jù)中，主要是利用了多媒體信 息的時間或空間冗余性和人對信息變化的掩蔽效應(yīng)。 1. 多媒體信息本身存在很大的冗余性，從信息論的角度看，未壓縮的多媒體信息的編碼效率是很低的，所以將某些信息嵌入到多媒體信息中進行秘密傳送是完全可行的，并不會影響多媒體信息本身的傳送和使用。 2. 人的視覺或聽覺感官系統(tǒng)對某些信息都有一定的掩蔽效應(yīng) 。在亮度有變化的邊緣上，該邊界 “掩蔽 ”了邊緣鄰近像素的信號感覺，使人的感覺變得不靈敏、不準確，這就是視覺掩蔽效應(yīng) [20]。 通常 人眼對灰度的分辨率只有幾十個灰度級 ， 對 邊緣附近的信息不敏感。利用這些特點，可以很好地將信息 隱藏而不被覺察。 信息隱藏與信息加密原理比較 信息隱藏與信息加密都是把對信息的保護轉(zhuǎn)化為對密鑰的保護，因此信息隱藏技術(shù)沿用了傳統(tǒng)加密技術(shù)的一些基本思想和概念，但兩者采用的保護信息的手段不同 [21]。信息加密是把有意義的信息加密為隨機的亂碼，如圖 所示，竊聽者知道截廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 獲的密文中可能包含重要的信息，但無法破譯。 信息隱藏則是把一個有意義的信息隱藏在另一個稱為載體的普通信息中得到隱密載體，然后通過普通信息的傳輸來傳遞秘密信息 [2124]。如圖 所示。非法者不知道這個普通信息中是否 隱藏了其他的信息，而且即使知道，也難以提取隱藏的信息。 為了增加破譯的難度，進一步提高秘密信息的安全性，還可以把加密技術(shù)和隱藏技術(shù)相結(jié)合，即先對消息 M 加密得到密文 C，再把 C 隱藏到載體 S 中， 明文 M 密文 C 100100100100001110010010010100101011 加密 !$%^^amp。^%^*amp。)^_^amp。%$%$%^*amp。**(@ 圖 信息加密示意圖 100100100100001110010010010100101011 隱藏 消息 M 隱密載體 S＇ 載體 S 圖 信息隱藏示意圖 隱藏 載體 S 消息 M 隱密載體 S＇ 100100100100001110010010010100101011 加密 密文 C !$%^^amp。^%^*amp。)^_^amp。%$%$%^*amp。**(@ 第 2 章 信息隱藏技術(shù)概述 7 圖 信息加密和隱藏結(jié)合示意圖 如圖 所示。這樣，攻擊者要想獲得消息，就首先要檢測到消息的存在，并知道如何從隱密載體 S＇中提取 C 及如何對 C 解密以恢復(fù)消息 M。 信息隱藏技術(shù)的術(shù)語和模型 一個信息隱藏系統(tǒng)的一般化模型可用圖 表示 [2,2122]。我們稱待隱藏的信息為秘密信息 (secret message)，它可以是版權(quán)信息或秘密數(shù)據(jù)，也可以是一個序列號；稱公開信息為載體信息 (cover message)，如數(shù)字圖像、聲音、視頻等。這種信息隱藏過程一般由密鑰 (Key)來控制，通過嵌入算法 (Embedding algorithm)將秘密信息隱藏于公開信息中形成隱蔽載體 （ stego cover） ，隱蔽載體則通過信道 (Communication channel)傳遞，然后檢測器 (Detector)利用密鑰從隱蔽載體中恢復(fù) /檢 測出秘密信息。 圖 信息隱藏系統(tǒng)的一般模型 該系統(tǒng)主要包括一個嵌入過程和一個提取過程，其中嵌入過程是指信息隱藏者利用嵌入算法，將秘密信息添加到 掩體對象 中，從而生成 隱藏對象 這一過程。 隱藏對象 在傳輸過程中可能被隱藏分析者截獲并進行處理。 提取過程是指利用提取算法從接收到的、可能經(jīng)過修改的 隱藏對象 中恢復(fù)秘密信息，提取過程中可能需要 掩體對象 的參與，也可能不需要，通常前者稱為非盲提提取密鑰 嵌入密鑰 嵌入過程 提取過程 密鑰生成器 嵌入對象 掩體對象 隱藏分析者 嵌入對象 掩體對象 隱 藏對象 廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 取，后者稱為盲提取。 該模型中沒有包括對秘密信息的預(yù)處理和提取后的后處理，在有些情況下，為了提高保密性需 要預(yù)先對秘密信息進行預(yù)處理 （ 例如加密 ） ，相應(yīng)地在提取過程后要對得到的信息進行后處理 （ 例如解密 ） ，恢復(fù)出秘密信息。 第 2 章 信息隱藏技術(shù)概述 9 信息隱藏系統(tǒng)的基本屬性 信息隱藏系統(tǒng)有三個基本屬性包括：不可感知性、魯棒性和嵌入量。 信息隱藏技術(shù)的分支 在 1996 年召開的第一屆信息隱藏技術(shù)的國際學(xué)術(shù)會議上，對信息隱藏的術(shù) 語進行了統(tǒng)一和規(guī)范，提出了信息隱藏學(xué)科的框架與分支 [5]，如圖 所示。 信息隱藏的主要分支 信息隱藏的四個主要分支包括：隱蔽信道 （ Covert channel） 、匿名通信 （ Anonymity） 、隱寫術(shù) （ Steganography） 和版權(quán)標識 （ Copyright marking） [27]。 信息隱藏技術(shù)的應(yīng)用 信息隱藏技術(shù)在政府、軍事情報部門、銀行系統(tǒng)、商業(yè)系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，廣泛應(yīng)用于通信保密、數(shù)字作品的版權(quán)保護、商務(wù)活動中的票據(jù)防偽、驗證資料的完整性等方面。 基于技術(shù)的 隱寫術(shù) 信息隱藏 隱蔽信道 隱寫術(shù) 匿名通信 版權(quán)標識 基于語義的 隱寫術(shù) 魯棒的 版權(quán)標識 脆弱的 版權(quán)標識 數(shù)字水印 數(shù)字指紋 可見水印 不可見水印 廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 ???????? ???????? 抗否認機制一般用在電子商務(wù)中，這是保證一些個體或單位不能否認自己曾經(jīng)產(chǎn)生的一些行為。在電子商務(wù)中，交易雙方的任何方不得抵賴自己曾經(jīng)做出的行為 ，也不能否認曾經(jīng)接受到對方的信息，這是網(wǎng)絡(luò)電子交易的重要環(huán)節(jié)。日前電子商務(wù)中，一般用數(shù)字簽名和身份認證來保證。這時我們可以采用信息隱藏技術(shù)，在交易雙方的任何一方發(fā)送或者接收信息時，必須把自己的數(shù)字簽名和身份信息、以二進制的方式嵌入到要傳遞的信息中去。接收方在收到后對它的簽名進行認證。一般來說，在嵌入這類信息時，同時要加上時間戳作為另外一層防護。 第 3 章 圖像信息隱藏技術(shù) 11 第 3 章 圖像信息隱藏技術(shù) 目前信息隱藏研究中使用的載體信息有幾種：文本、圖像、語音信號、視頻信號和