【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(jià)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)嵱玫牡谝徊健＿@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(jià)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(guó)防工業(yè)中實(shí)現(xiàn)隱藏通信.不過(guò)，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(yǔ)音處理、信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、人類視覺(jué)與聽覺(jué)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用、電波傳播等多種科學(xué)知識(shí)。 JPEG壓縮試驗(yàn)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(gè)8*8的整數(shù)矩陣，對(duì)應(yīng)DCT矩陣的64個(gè)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(wú)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(gè)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(lái)的水印與原始水印比較 高斯低通濾波對(duì)水印圖像進(jìn)行高斯低通濾波，圖像依然清晰，這說(shuō)明水印對(duì)這種攻擊的魯棒性比較強(qiáng)。為了衡量經(jīng)過(guò)處理后的影像品質(zhì)，我們通常會(huì)參考PSNR 值來(lái)認(rèn)定某個(gè)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(jì)算根據(jù)相似度的值即可判斷圖像中是否含有水印信號(hào)，從而達(dá)到版權(quán)保護(hù)的目的。由于視覺(jué)上重要的分量是圖像信號(hào)的主要成分，圖像信號(hào)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(jué)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(duì)原始圖像進(jìn)行DCT變換。源圖像的88數(shù)據(jù)塊由64個(gè)像點(diǎn)構(gòu)成，64個(gè)像點(diǎn)實(shí)質(zhì)上就是64個(gè)離散信號(hào)，輸入后被分成64個(gè)正交基信號(hào)。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(gè)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(shí)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(jiǎn)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(gè)感覺(jué)頻段，然后選擇合適部分來(lái)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(guò)調(diào)整載體圖像像素值的最低若干有效位來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的嵌入，使所隱藏信息在視覺(jué)上很難被發(fā)覺(jué)，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(jué)特性，典型的HVS模型模擬了視覺(jué)感知的3個(gè)顯著特性，即視覺(jué)非線性特性(Weber定律)、視覺(jué)敏感度帶通和視覺(jué)多通道及掩蓋效應(yīng)。顯然，客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)采用式(34)和式(35)對(duì)圖像中所有像素點(diǎn)同樣對(duì)待，不能全面反映人眼的視覺(jué)特性。由于人們對(duì)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)受到諸如觀察環(huán)境、觀察者的視覺(jué)心理和精神狀態(tài)以及觀察者與視覺(jué)場(chǎng)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(gè)很困難的課題，雖然取得了一些進(jìn)展，但是還沒(méi)有很好的解決。為具有某個(gè)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(duì)應(yīng)于角度0度，綠色對(duì)應(yīng)于角度120度，藍(lán)色對(duì)應(yīng)于角度240度。在正方體的主對(duì)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(jí)分布的函數(shù)，反映一幅圖像中各灰度級(jí)與各灰度級(jí)像素出現(xiàn)的頻率之間的關(guān)系。具體做法是對(duì)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(duì)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(jué)特性，為了使量化后恢復(fù)的圖像具有良好的視覺(jué)效果，通常需要100多個(gè)量化等級(jí)。 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(guò)數(shù)字化變成離散的形式，才能在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和運(yùn)算?？陀^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(jué)信息對(duì)人類非常重要。在國(guó)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(gè)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(gè)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(huì)，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(lái)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(bào)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(dòng)中的票據(jù)防偽、驗(yàn)證資料的完整性等方面。隱蔽性包括視／聽覺(jué)隱蔽性和統(tǒng)計(jì)上的隱蔽性，意味著監(jiān)控者無(wú)法察覺(jué)，所以最重要；隱蔽通信往往高傳輸率，戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)下還要求實(shí)時(shí)傳送，故嵌入量其次；隱寫通常應(yīng)用于無(wú)擾信道，所以對(duì)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(gè)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(wú)法破譯。本章首先指出了信息隱藏技術(shù)的依據(jù)，通過(guò)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(yǔ)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?jī)?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(yǔ)音及文本等數(shù)字媒體，包括數(shù)字隱寫與隱寫分析兩個(gè)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(duì)象，以基于數(shù)字圖像的隱寫方法作為研究?jī)?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(jué)上難以分開，提取出來(lái)的恢復(fù)圖像具有可接受的質(zhì)量。針對(duì)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(lái)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(guò)修改量化表嵌入數(shù)據(jù)，在提高嵌入量的同時(shí)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(gè)國(guó)家的科技水平和防范意識(shí)。隱寫術(shù)主要考慮的是安全性(即統(tǒng)計(jì)特性上無(wú)法檢測(cè)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(shí)產(chǎn)權(quán)，通過(guò)在原始媒體數(shù)據(jù)中嵌入信息來(lái)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(lái)對(duì)抗密碼攻擊的，密文的隨機(jī)性同時(shí)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(wú)法破解出明文，但他仍有足夠的手段來(lái)對(duì)其進(jìn)行破壞，使得合法的接收者也無(wú)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(lái)，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(guó)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(duì)加密通信而言，可能的監(jiān)測(cè)者或非法攔截者可通過(guò)截取密文，并對(duì)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(duì)信息隱藏而言，可能的監(jiān)測(cè)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(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)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(hào)中，毫不引起對(duì)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(cè)可疑信息的存在，尋找敵對(duì)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(guó)際上在信息隱藏方面的研究已經(jīng)取得了一定的成績(jī)。隱寫的安全性一直是研究者關(guān)注的重要問(wèn)題。此外，全國(guó)網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)研討會(huì)(NETSEC)、中國(guó)可信計(jì)算與信息安全學(xué)術(shù)會(huì)議(CTCIS)、全國(guó)圖像圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議(NCIG)等各類學(xué)術(shù)研討會(huì)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(gè)新興的研究領(lǐng)域，橫跨數(shù)字信號(hào)處理、圖像處理、語(yǔ)音處理、模式識(shí)別、數(shù)字通信、多媒體技術(shù)、密碼學(xué)等多個(gè)學(xué)科。通常人眼對(duì)灰度的分辨率只有幾十個(gè)灰度級(jí)，對(duì)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(duì)消息M加密得到密文C，再把C隱藏到載體S中。隱藏對(duì)象在傳輸過(guò)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?。?duì)于數(shù)字水印來(lái)說(shuō)，上述三項(xiàng)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(lái)進(jìn)行知識(shí)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(lái)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(guò)程的存在，而且隱藏后的信息可以通過(guò)公開信道進(jìn)行傳輸，不用擔(dān)心信息被截獲和破譯。通過(guò)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(guò)提取驗(yàn)證水印，就可以檢測(cè)出介質(zhì)是否被篡改，從而驗(yàn)證資料的完整性。一般來(lái)說(shuō)，在嵌入這類信息時(shí)，同時(shí)要加上時(shí)間戳作為另外一層防護(hù)。人的視覺(jué)系統(tǒng)(HVS：human Vision system)就是一個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)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(gè)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(duì)這個(gè)模擬輸出量取離散整數(shù)值，這個(gè)過(guò)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。可以看出，直方圖很直觀地反映了圖像的視覺(jué)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(duì)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(duì)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(píng)價(jià)。峰值信噪比PSNR越大，說(shuō)明圖像的保真度越好，兩幅圖像越相似。表31 主觀質(zhì)量測(cè)量尺度級(jí)別絕對(duì)測(cè)量尺度相對(duì)測(cè)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(píng)價(jià)方法隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的研究已從以往的簡(jiǎn)單誤差統(tǒng)計(jì)方法發(fā)展到結(jié)合人眼視覺(jué)特性(HSV)的誤差統(tǒng)計(jì)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(duì)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(duì)于24bit圖像，LSB隱藏算法是3數(shù)據(jù)位/像素，每個(gè)像素又是由24位來(lái)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(huì)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(cè)算法，該文獻(xiàn)對(duì)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(guò)對(duì)消息嵌入、LSB平面取反帶來(lái)的圖像平滑度的變化進(jìn)行分析，提出了針對(duì)空域LSB替換偽裝算法的秘密消息長(zhǎng)度估計(jì)算法，該算法可以準(zhǔn)確地估計(jì)圖像中嵌入的秘密信息數(shù)據(jù)量的大小，計(jì)算速度快，有利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)。 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(duì)比例變化、JPEG壓縮、抖動(dòng)、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(yǔ)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(gè)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