【正文】 緒論本章主要介紹信息隱藏技術(shù)的背景和研究意義、國內(nèi)外信息隱藏技術(shù)研究現(xiàn)狀，并給出全文的結(jié)構(gòu)安排。 信息隱藏技術(shù)的背景和研究意義從二十世紀(jì)九十年代開始，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在全世界范圍內(nèi)取得了迅猛發(fā)展，它極大方便了人們之間的通信和交流。借助計算機網(wǎng)絡(luò)所提供的強大的多媒體通信功能，人們可以方便、快速地將數(shù)字信息（數(shù)字音樂、圖像、影視等方面作品）傳到世界各地，一份電子郵件可以瞬息間傳遍全球[17]。但在同時計算機網(wǎng)絡(luò)也成為犯罪集團、非法組織和有惡意的個人利用的工具。從惡意傳播計算機病毒，到非法入侵重要部門信息系統(tǒng)，竊取重要機密甚至可使系統(tǒng)癱瘓；從用計算機進行金融犯罪，到利用表面無害的多媒體資料傳遞隱蔽的有害信息，對計算機信息系統(tǒng)進行惡意攻擊的手段可謂是層出不窮。信息隱藏技術(shù)在保密通信、版權(quán)保護等領(lǐng)域中都具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用價值，根據(jù)不同應(yīng)用背景，信息隱藏技術(shù)可以分為兩個重要分支隱寫術(shù)（Stegano Graphy）和數(shù)字水印[8]（Digital Watermarking）。數(shù)字水印主要是為了保護知識產(chǎn)權(quán)的，通過在原始媒體數(shù)據(jù)中嵌入信息來證實該媒體的所有權(quán)歸屬問題。數(shù)字水印的主要目的不是限制對媒體訪問，而是確保媒體中水印不被篡改或消除。因此穩(wěn)健性是數(shù)字水印最基本要求之一。數(shù)字水印中的穩(wěn)健性是指水印圖像經(jīng)過一些常見改變后，水印仍具有較好可檢測性。這些改變包括常見的圖像處理手段（如數(shù)據(jù)壓縮、低通濾波、圖像增強、一次抽樣、二次量化、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等等）、幾何變換和幾何失真、噪聲干擾、多重水?。∕ultiple Watermarking）的重疊等。對不同應(yīng)用場合，要求具有不同的穩(wěn)健性。但需要指出的是，存在另一種與穩(wěn)健水印性質(zhì)相反的水印，被稱為易損水?。‵ragile Watermarks），它們被用來證實原始媒體是否被改動過。穩(wěn)健性在整個水印系統(tǒng)設(shè)計中具有很重要的分量，這也是將隱寫術(shù)和數(shù)字水印分別對待的原因之一。隱寫術(shù)主要考慮的是安全性（即統(tǒng)計特性上無法檢測隱密信息的存在性）和嵌入容量，不可見性等。因此，信息隱藏技術(shù)的研究在信息安全領(lǐng)域中具有很重要的地位，它對于軍事、情報、國家安全方面的重要意義是不言而喻。它包括數(shù)字隱寫與隱寫分析兩個方面。一方面要以盡可能隱蔽的方式將信息深藏于浩如煙海的數(shù)字多媒體信號之中，毫不引起對方懷疑而達到隱蔽通信的目的；另一方則以各種手段檢測可疑信息的存在，搜尋敵對隱蔽通信的信源，隔斷隱蔽通信的信道。設(shè)計一種高度安全的隱寫方法是一項富于挑戰(zhàn)性的課題，而對隱寫的準(zhǔn)確性判定往往比隱寫本身更加困難[12]。數(shù)字隱寫與隱寫分析的交互發(fā)展正是方興未艾，成為互聯(lián)網(wǎng)時代信息戰(zhàn)技術(shù)的一個新的課題。信息網(wǎng)絡(luò)上的攻防技術(shù)水平將反映的是一個國家的科技水平和防范意識。 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀出于對知識產(chǎn)權(quán)的保護和信息安全的需求，自上世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外開始對信息隱藏技術(shù)投入了大量關(guān)注和研究。為了方便學(xué)術(shù)交流，1996年5月，國際第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)討論會（International Information Hiding Workshop, IHW）在英國的劍橋牛頓研究所召開，對信息隱藏的一部分英文術(shù)語和學(xué)科分支進行了統(tǒng)一和規(guī)范，標(biāo)志著的是一門新興的交叉學(xué)科——信息隱藏學(xué)的正式誕生。至今，該研討會已舉辦到第七屆。自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組織了信息隱藏的技術(shù)?？?qū)ｎ}新聞報道[910]。由于來自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)展速度非常迅速。1998年，美國政府報告中出現(xiàn)了第一份圖像數(shù)據(jù)隱藏的報告。目前，己支持或開展研究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W(wǎng)atson研究心、微軟公司劍橋研究院等。在國內(nèi)，以數(shù)字水印為代表的信息隱藏技術(shù)雖然起步是比較晚的，但發(fā)展卻十分的迅速，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)域之中。1999年12月，我國信息安全領(lǐng)域中的何德全、周仲義、蔡吉人與有關(guān)應(yīng)用研究單位聯(lián)合發(fā)起并組織召開了第一屆全國信息隱藏學(xué)術(shù)研討會（CIHW 1999 ）[13]。CIHW己成為國內(nèi)最具代表的信息隱藏學(xué)術(shù)交流活動，至今已經(jīng)舉行了六屆全國會議。第六屆（CIHW2006）于2006年8月上旬在哈爾濱工業(yè)大學(xué)召開的，聚集國內(nèi)眾多從事多媒體信息安全技術(shù)研究的專家和學(xué)者，就多媒體信息安全技術(shù)和數(shù)字版權(quán)保護技術(shù)等領(lǐng)域的最新研究成果展開了研討，經(jīng)42位專家的評審，從近150篇論文中評審出78篇組成出論文集，發(fā)表在哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報增刊之上。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)研討會都涉及到了信息隱藏。各類研討會總結(jié)、交流了國內(nèi)外近年來關(guān)于信息隱藏的先進技術(shù)及重大應(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?shù)氖侄?，信息隱藏技術(shù)在理論研究、技術(shù)成熟度和實用性等方面都無法與之相比，但它潛在的價值還是無法估量的，隨著研究深入發(fā)展，它將在未來的信息安全體系之中發(fā)揮重要的作用。 本課題的應(yīng)用領(lǐng)域最初提出數(shù)字水印的目的是為了來保護版權(quán)，然而隨著數(shù)字水印技術(shù)的高速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了它更多更廣的應(yīng)用，有許多是當(dāng)初人們所沒有預(yù)料到的事。數(shù)字水印的基本應(yīng)用領(lǐng)域是來版權(quán)保護(Copyright Protection)、隱藏標(biāo)識(Hidden Annotation)、認證(Authentication)和安全不可見通信的(Secureand Invisible Communieation)。當(dāng)數(shù)字水印應(yīng)用于版權(quán)的保護時，潛在的應(yīng)用市場在電子商務(wù)、在線或離線地分發(fā)多媒體內(nèi)容以及大規(guī)模的廣播服務(wù)，潛在的用戶則有來自數(shù)字產(chǎn)品的創(chuàng)造者和提供者，電子商務(wù)和圖像軟件供應(yīng)商，數(shù)字圖像、視頻攝錄機、數(shù)字照相機和DVD的制造者等。數(shù)字照相機和視頻攝錄機可以將嵌入數(shù)字水印這一模塊集成在產(chǎn)品中，于是圖片和錄像上就有了關(guān)于創(chuàng)建時的有關(guān)信息，如時間、所用設(shè)備、所有者信息等等相關(guān)信息。VCD和DVD刻錄機，掃描儀、打印機和影印機中也應(yīng)集成了自動檢測數(shù)字水印這一模塊，而且這一模塊是無法繞過，當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)數(shù)字水印信息是未經(jīng)過授權(quán)的刻錄、復(fù)制、掃描、打印或影印時，它們將拒絕工作，這樣將更有效地保護了數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)，防止未經(jīng)過授權(quán)的復(fù)制和盜用。數(shù)字水印可以用于隱藏標(biāo)識和標(biāo)簽，可以在醫(yī)學(xué)、制圖、多媒體索引和基于內(nèi)容的檢索等領(lǐng)域得到應(yīng)用。數(shù)字水印在認證中的應(yīng)用，主要集中在于電子商務(wù)和多媒體產(chǎn)品分發(fā)至終端用戶等領(lǐng)域。數(shù)字水印可以加載在ID卡、信用卡和ATM卡上，數(shù)字水印信息中有銀行的記錄、個人情況以及其他銀行文檔內(nèi)容。數(shù)字水印可以被自動地識別，上述數(shù)字水印信息就可提供認證服務(wù)。同時，數(shù)字水印可以在法庭辯論中作為證據(jù)，這方面的應(yīng)用也將是非常有市場潛力的。當(dāng)采用數(shù)字水印技術(shù)作為穩(wěn)健隱蔽通道時，數(shù)字水印將會在國防和情報部門得到廣泛的應(yīng)用，在這些部門中傳統(tǒng)數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)或密寫術(shù)(Steganography)[14]已得到數(shù)個世紀(jì)的應(yīng)用，數(shù)字水印技術(shù)也將會在此領(lǐng)域的應(yīng)用中占有一席之地。數(shù)字水印技術(shù)還處于發(fā)展中，上述四方面領(lǐng)域也不可能包含其所有應(yīng)用領(lǐng)域。因此，對于迅速發(fā)展中的數(shù)字水印技術(shù)，我們必須對其可能應(yīng)用新領(lǐng)域有足夠的敏感和意識。 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)使用的載體包括圖像、視頻、語音及文本等數(shù)字媒體，有數(shù)字隱寫和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)字圖像的隱寫法作為研究的內(nèi)容。文章介紹了信息隱藏技術(shù)的基本知識以及圖像信息隱藏的常用算法，著重討論數(shù)字圖像置亂技術(shù)和融合技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于小波變換和置亂融合的圖像水印算法，并且運用MATLAB ，實驗結(jié)果表明該方法具有一定的抗攻擊優(yōu)越性。本文內(nèi)容主要如下： 信息隱藏技術(shù)簡介：信息隱藏技術(shù)的背景、研究的意義，國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，信息隱藏技術(shù)的基本原理，信息隱藏技術(shù)的術(shù)語及模型，信息隱藏系統(tǒng)的基本屬性，信息隱藏技術(shù)的分支和其應(yīng)用。 圖像信息隱藏技術(shù)介紹：主要介紹信息隱藏技術(shù)的基本原理，基本屬性，以及其應(yīng)用。 圖像信息隱藏技術(shù)：簡單的列舉出空域和變換域兩種算法，重點介紹變換域的幾種算法，通過比對最終選取小波域變換作為圖像信息處理算法。 數(shù)字圖像的置亂技術(shù)：介紹了圖像置亂技術(shù)的周期性和幾種圖像置亂方法，并著重討論了Arnold變換及其應(yīng)用。 小波域數(shù)字圖像水印算法：詳細介紹了水印算法嵌入和提取的過程。 實驗分析及抗攻擊實驗：實驗通過對峰值信噪比進行比對來確定水印好壞，信噪比越大水印性能越好。攻擊性實驗是為了測試水印的抗干擾能力，主要通過JEPG壓縮實驗和噪聲干擾實驗來測試。 第39頁 共45頁信息隱藏技術(shù)概述信息隱藏技術(shù)作為一個新興起的研究領(lǐng)域，橫跨數(shù)字信號處理技術(shù)、圖像處理技術(shù)、語音處理技術(shù)、模式識別技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、密碼學(xué)[16]等多個學(xué)科。它把一個有作用的信息（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之中，從而得到加密載體，非法者無法知道這個載體信息中是否隱藏了其它的信息，而且即使知道了，也難以提取或者去除隱藏的信息。加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其中恢復(fù)或檢測出隱藏的秘密信息。 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)一般使用文字、圖像、聲音及視頻等作為載體，信息之所以能隱藏在多媒體數(shù)據(jù)中，主要是利用多媒體信息的時間或空間的冗余性和人對信息變化的掩蔽效應(yīng)。多媒體信息本身存在著很大的冗余性，從信息論角度看，未壓縮的多媒體信息編碼效率是很低下的，所以將某些信息嵌入到多媒體的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以及使用。人的視覺或聽覺感官系統(tǒng)對某些信息都具有一定的掩蔽的效應(yīng)。在亮度有變化的邊緣之上，該邊界“掩蔽”了邊緣的鄰近像素的信號感覺，使人的感覺變得不靈敏、不準(zhǔn)確，這就是視覺的掩蔽效應(yīng)。通常人眼對灰度分辨率只有幾十個灰度級，對邊緣附近的信息的不敏感。利用這些特點，可以很好地將信息隱藏而不被覺察到。 信息隱藏與信息加密原理比較信息隱藏與信息加密技術(shù)都是把對信息的保護轉(zhuǎn)化成對密鑰的保護，因此信息隱藏技術(shù)沿用了傳統(tǒng)加密技術(shù)的一些基本思想以及概念，但兩者采用的保護信息的手段是不同的。信息加密是把有意義的信息加密為隨機的亂碼[16]放出，竊聽者知道截獲的密文中可能包含重要信息，但無法破譯。 100100100100001110010加密!$%^^amp。^%^*amp。)