【正文】 水印圖像39。 %清除工作區(qū)所有變量clc。開發(fā)一些具有實(shí)用價值的算法和軟件不僅是信息技術(shù)發(fā)展的需要，也是數(shù)字水印技術(shù)走向?qū)嵱玫牡谝徊?。這些理論可能是不成熟、不完善，但它的研究思路和技術(shù)仍給我們提供了重要的參考價值。此外，利用信息隱藏技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)中需要的匿名機(jī)制以及在軍事、國防工業(yè)中實(shí)現(xiàn)隱藏通信.不過，數(shù)字水印技術(shù)畢竟還是一門新興的科學(xué)，它涉及到通信與信息理論、圖像與語音處理、信號檢測與估計、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、人類視覺與聽覺系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用、電波傳播等多種科學(xué)知識。 JPEG壓縮試驗JPEG壓縮是圖像處理中最常見的操作，該算法能有效的恢復(fù)水印。量化矩陣是預(yù)設(shè)的一個8*8的整數(shù)矩陣，對應(yīng)DCT矩陣的64個頻率系數(shù)。而經(jīng)DCT后的數(shù)據(jù)仍和轉(zhuǎn)換前相等，并末減少，所以DCT的步驟為無失真。JPEG常用的采樣方式有：YUV=4:1:1和YUV=4:2:2,YUV分別代表Y,Cb和Cr三個數(shù)據(jù)成份的采樣比例。采用較大的子塊可以明顯減少圖像分塊效應(yīng)，但隨著子塊尺寸的增加，算法的復(fù)雜度急劇上升。 加入白噪聲之后的圖像提取出來的水印與原始水印比較 高斯低通濾波對水印圖像進(jìn)行高斯低通濾波，圖像依然清晰，這說明水印對這種攻擊的魯棒性比較強(qiáng)。為了衡量經(jīng)過處理后的影像品質(zhì)，我們通常會參考PSNR 值來認(rèn)定某個處理程序夠不夠令人滿意。 未受攻擊的含水印圖像提取的水印與原始水印圖像比較 相似度和峰值信噪比計算根據(jù)相似度的值即可判斷圖像中是否含有水印信號，從而達(dá)到版權(quán)保護(hù)的目的。由于視覺上重要的分量是圖像信號的主要成分，圖像信號的大部分能量都集中在這些分量上，在圖像有一定失真的情況下，仍然能保留主要成分，即視覺上重要的分量的抗干擾能力較強(qiáng)，因此將數(shù)字水印嵌入到這些分量上，可以獲得較好的魯棒性。 水印的嵌入(1)首先對原始圖像進(jìn)行DCT變換。源圖像的88數(shù)據(jù)塊由64個像點(diǎn)構(gòu)成，64個像點(diǎn)實(shí)質(zhì)上就是64個離散信號，輸入后被分成64個正交基信號。若用于保密通信，由于更注重隱藏信息的隱蔽性，以及隱藏信息容量，則可以利用低中頻帶作為DCT域信息嵌入?yún)^(qū)域。然而秘密信息嵌入在這個位置，在隱密圖像受到有損壓縮等攻擊后，秘密信息受到的攻擊很小，魯棒性較好。在數(shù)字圖像處理中，為了同時減弱或去除數(shù)字圖像數(shù)據(jù)相關(guān)性，可應(yīng)用二維離散余弦變換()，將圖像從空間域轉(zhuǎn)換到DCT變換域。 基于離散余弦變換(DCT)的圖像信息隱藏算法離散余弦變換，簡稱DCT(Discrete Cosine Transform)，是指將一組光強(qiáng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻率數(shù)據(jù)，以便得知強(qiáng)度變化的情形。當(dāng)前最新的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)—JPEG2000和視頻的MPEG7壓縮標(biāo)準(zhǔn)都采用了小波變換。它將圖像分割成多個感覺頻段，然后選擇合適部分來嵌入秘密信息。 變換域(Trans of Formation Domain)隱藏算法 變換域算法原理隱藏秘密信息的載體圖像（隱秘圖像）原始信息（原始圖像）變換域隱藏技術(shù)就是指將秘密信息嵌入數(shù)字圖像的某一變換域中。因此，在圖像變化較平穩(wěn)的區(qū)域盡量少隱藏或不隱藏信息，應(yīng)當(dāng)在變化較復(fù)雜的地方多隱藏信息。3．魯棒性分析LSB算法具有非常弱的魯棒性。1．隱藏原理LSB方法通過調(diào)整載體圖像像素值的最低若干有效位來來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的嵌入，使所隱藏信息在視覺上很難被發(fā)覺，而且只有知道秘密信息嵌入的位置才能正確提取出秘密信息。根據(jù)上述視覺特性，典型的HVS模型模擬了視覺感知的3個顯著特性，即視覺非線性特性(Weber定律)、視覺敏感度帶通和視覺多通道及掩蓋效應(yīng)。顯然，客觀質(zhì)量評價采用式(34)和式(35)對圖像中所有像素點(diǎn)同樣對待，不能全面反映人眼的視覺特性。由于人們對圖像質(zhì)量的評價受到諸如觀察環(huán)境、觀察者的視覺心理和精神狀態(tài)以及觀察者與視覺場景相互作用的程度等因素的影響，逼真度和可懂度的定量分析方法是個很困難的課題，雖然取得了一些進(jìn)展，但是還沒有很好的解決。為具有某個固定色彩的顏色三角形表示。色彩H由繞V軸的旋轉(zhuǎn)角給定，紅色對應(yīng)于角度0度，綠色對應(yīng)于角度120度，藍(lán)色對應(yīng)于角度240度。在正方體的主對角線上，各原色的強(qiáng)度相等，產(chǎn)生由暗到明的白色，也就是不同的灰度值。圖像的灰度直方圖在信息隱藏技術(shù)中得到了重要的應(yīng)用。它是關(guān)于灰度級分布的函數(shù)，反映一幅圖像中各灰度級與各灰度級像素出現(xiàn)的頻率之間的關(guān)系。具體做法是對圖像中像素灰度值頻繁出現(xiàn)的范圍，量化間隔取小一些，而對那些像素灰度值極少出現(xiàn)的范圍，則量化間隔取大一些。根據(jù)人眼的視覺特性，為了使量化后恢復(fù)的圖像具有良好的視覺效果，通常需要100多個量化等級。 圖像的數(shù)字化處理實(shí)際的圖像具有連續(xù)的形式，但必須經(jīng)過數(shù)字化變成離散的形式，才能在計算機(jī)中存儲和運(yùn)算。客觀世界在空間上是三維的，但一般從客觀景物得到的圖像是二維的。由此可見，視覺信息對人類非常重要。在國內(nèi)15種有關(guān)圖像工程的重要中文期刊中關(guān)于圖像和信息隱藏的文獻(xiàn)，2003年有49篇，2004年有57篇，2005年有48篇，信息隱藏已成為圖像技術(shù)中的一個重要研究熱點(diǎn)。(7)抗否認(rèn)機(jī)制抗否認(rèn)機(jī)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(rèn)自己曾經(jīng)產(chǎn)生的一些行為。(4)數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)現(xiàn)代信息社會，各種數(shù)字服務(wù)，如數(shù)字圖書館、數(shù)字電視、數(shù)字新聞等，為人們的工作、學(xué)習(xí)和生活帶來了方便和快捷。 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(hù)、商務(wù)活動中的票據(jù)防偽、驗證資料的完整性等方面。隱蔽性包括視／聽覺隱蔽性和統(tǒng)計上的隱蔽性，意味著監(jiān)控者無法察覺，所以最重要；隱蔽通信往往高傳輸率，戰(zhàn)爭狀態(tài)下還要求實(shí)時傳送，故嵌入量其次；隱寫通常應(yīng)用于無擾信道，所以對穩(wěn)健性的要求最低。嵌入量考慮的是傳輸?shù)男畔⒘俊?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。amp。信息加密是把有意義的信息加密為隨機(jī)的亂碼，竊聽者知道截獲的密文中可能包含重要的信息，但無法破譯。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(shí)際應(yīng)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。在隱寫方面，用小波交換和矢量量化等技術(shù)將原圖像嵌入到像素的低位，使隱藏圖像和原圖像在視覺上難以分開，提取出來的恢復(fù)圖像具有可接受的質(zhì)量。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。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(dá)到很高的隱蔽性。信息網(wǎng)絡(luò)上的攻防技術(shù)水平將反映一個國家的科技水平和防范意識。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)和嵌入容量，不可見性等。數(shù)字水印主要是為了保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，通過在原始媒體數(shù)據(jù)中嵌入信息來證實(shí)該媒體的所有權(quán)歸屬。而且信息加密是利用隨機(jī)性來對抗密碼攻擊的，密文的隨機(jī)性同時也暴露了消息的重要性，即使密碼的強(qiáng)度足以使攻擊者無法破解出明文，但他仍有足夠的手段來對其進(jìn)行破壞，使得合法的接收者也無法閱讀信息內(nèi)容。 信息隱藏技術(shù)的背景和研究意義二十世紀(jì)九十年代以來，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展，它極大地方便了人們之間的通信和交流。各國政府和信息產(chǎn)業(yè)部門都非常重視網(wǎng)絡(luò)信息安全的研究和應(yīng)用。對加密通信而言，可能的監(jiān)測者或非法攔截者可通過截取密文，并對其進(jìn)行破譯，或?qū)⒚芪倪M(jìn)行破壞后再發(fā)送，從而影響機(jī)密信息的安全：但對信息隱藏而言，可能的監(jiān)測者或非法攔截者難以從公開信息中判斷機(jī)密信息是否存在，難以截獲機(jī)密信息，從而保證機(jī)密信息的安全。對不同的應(yīng)用場合，要求有不同的穩(wěn)健性。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)字多媒體信號中，毫不引起對方的懷疑而達(dá)到隱蔽通信的目的；另一方則要以各種手段檢測可疑信息的存在，尋找敵對隱蔽通信的信源，阻斷隱蔽通信的信道。從公開發(fā)表的文獻(xiàn)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。隱寫的安全性一直是研究者關(guān)注的重要問題。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。此外，信息隱藏技術(shù)發(fā)展到今天。2 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。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。 載體S 110110101010010010111011隱藏 信息M 信息隱藏載體S’ 信息隱藏示意圖為了增加破譯的難度，進(jìn)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。隱藏對象在傳輸過程中可能被隱藏分析者截獲并進(jìn)行處理。魯棒性強(qiáng)調(diào)信息傳輸?shù)目煽啃?。對于?shù)字水印來說，上述三項性能的重要性排序是魯棒性、不可感知性、嵌入量。前者旨在保護(hù)秘密信息的安全傳輸，主要應(yīng)用于隱蔽通信；后者目的在于保護(hù)載體本身的屬性，主要用來進(jìn)行知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。(3)秘密通信最初信息隱藏技術(shù)主要用來進(jìn)行秘密傳遞消息，它隱藏了通信收發(fā)雙方以及通信過程的存在，而且隱藏后的信息可以通過公開信道進(jìn)行傳輸，不用擔(dān)心信息被截獲和破譯。通過采用嵌入脆弱水印的方法，將一些與介質(zhì)內(nèi)容或作者身份相關(guān)的數(shù)據(jù)信息嵌入到數(shù)字媒體中，一旦資料被篡改，水印就被破壞，這樣，通過提取驗證水印，就可以檢測出介質(zhì)是否被篡改，從而驗證資料的完整性。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(hù)。人的視覺系統(tǒng)(HVS：human Vision system)就是一個觀測系統(tǒng)，通過它得到的圖像就是客觀景物在人心目中形成的影像。物體圖像數(shù)學(xué)圖像可見圖像圖片模擬不可見圖像光學(xué)圖像數(shù)字 圖像的模型在圖像集合中，包含了所有可見的圖像(visible image)，即可由人眼看見的圖像的子集，在該子集中又包含幾種不同方法產(chǎn)生的圖像的子集，一個子集為圖片(picture)，它包括照片(photograph)、圖(drawing)和畫(painting)。其中，r代表圖像的行(row)，c代表圖像的列(column)。“量化”就是對這個模擬輸出量取離散整數(shù)值，這個過程用A/D器件實(shí)現(xiàn)。一般采用等間隔廊一量化，稱之為均勻量化。式中，g(j)是行向量或列向量?？梢钥闯?，直方圖很直觀地反映了圖像的視覺效果。面向硬設(shè)備的最常用的模型是RGB模型，而面向彩色處理的最常用模型是HIS模型。R、G、B的亮度值限定在[0255]。V 綠（120度） 黃 青 紅（0度） 藍(lán)（240度） 品紅 H 0 S HSV顏色模型HSV顏色模型對應(yīng)于畫家的配色方法。數(shù)字圖像信息隱藏系統(tǒng)中也必須對隱藏算法中得到的隱密公開圖像和解密算法中得到的恢復(fù)圖像質(zhì)量進(jìn)行評價。峰值信噪比PSNR越大，說明圖像的保真度越好，兩幅圖像越相似。表31 主觀質(zhì)量測量尺度級別絕對測量尺度相對測量尺度1很好一批中最好的2較好比該批中平均水平好3一般該批中平均水平4較差比該批平均水平差5很差該批中最差的3．新的質(zhì)量評價方法隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，圖像質(zhì)量評價方法的研究已從以往的簡單誤差統(tǒng)計方法發(fā)展到結(jié)合人眼視覺特性(HSV)的誤差統(tǒng)計方法。 空域(Spatial Domain)隱藏算法空域隱藏技術(shù)是指將秘密信息嵌入數(shù)字圖像的空間域中，即對像素灰度值進(jìn)行修改以隱藏秘密信息。2．?dāng)?shù)據(jù)嵌入量對于24bit圖像，LSB隱藏算法是3數(shù)據(jù)位/像素，每個像素又是由24位來表示，那么可以隱藏的信息率為3/24=1/8。任何其它的圖像變換如模糊、濾波等，通常都會破壞隱藏的數(shù)據(jù)。張濤等人提出了基于圖像平滑度的空域LSB嵌入的檢測算法，該文獻(xiàn)對圖像像素值與鄰域均值的差的分布進(jìn)行建模，以該分布的方差定義了圖像平滑度的概念，進(jìn)而通過對消息嵌入、LSB平面取反帶來的圖像平滑度的變化進(jìn)行分析，提出了針對空域LSB替換偽裝算法的秘密消息長度估計算法，該算法可以準(zhǔn)確地估計圖像中嵌入的秘密信息數(shù)據(jù)量的大小，計算速度快，有利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測。 變換域算法的優(yōu)點(diǎn)由于變換域信息隱藏技術(shù)是在頻域嵌入信息，因此它有頻域所固有的抗攻擊和變換的能力，使這一隱藏方案對比例變化、JPEG壓縮、抖動、剪輯、打印/掃描以及合謀攻擊都具有很好的魯棒性。 基于離散小波變換(DWT)的圖像信息隱藏算法小波分析(Wavelet Analysis) ，并迅速應(yīng)用到圖像和語音分析等眾多領(lǐng)域的數(shù)學(xué)工具，是繼110多年前建立傅立葉(Joseph Fourier)分析之后的一個重大突破。因此，基于離散小波變換的信息隱藏算法已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和最重要的研究方向?；贒CT的圖像信