信息隱藏與數(shù)字水印課件(全)全書(shū)教學(xué)教程完整版電子教案最全幻燈片

1、信息隱藏與數(shù)字水印2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印11概論 信息隱藏與數(shù)字水印3提綱隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印的歷史隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印的現(xiàn)狀信息隱藏的研究分支2022/8/26典型隱寫(xiě)和數(shù)字水印系統(tǒng)2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印4圖片源自Digital Watermarking and Steganography信息隱藏與數(shù)字水印5數(shù)字水印和隱寫(xiě)術(shù)數(shù)字水印技術(shù)(Digital Watermarking)通過(guò)對(duì)媒體進(jìn)行難以被感知的改動(dòng)，從而嵌入與媒體有關(guān)的信息的技術(shù)。隱寫(xiě)術(shù)(Steganography)Steganography來(lái)自于希臘詞根:steganos和graphie。20

2、22/8/26信息隱藏與數(shù)字水印6數(shù)字水印和隱寫(xiě)術(shù)隱寫(xiě)術(shù)(Steganography)Steganos指有遮蓋物的;graphie指寫(xiě)。因此，Steganography的字面意思即為隱寫(xiě)。隱寫(xiě)是通過(guò)對(duì)媒體進(jìn)行難以被感知的改動(dòng)，從而嵌入秘密信息的技術(shù)。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印7與密碼技術(shù)的區(qū)別AliceBob2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印8與密碼技術(shù)的區(qū)別2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印9與密碼技術(shù)的區(qū)別亂碼“普通”數(shù)字媒體（調(diào)制）傳送內(nèi)容不同2022/8/26與密碼技術(shù)的區(qū)別密碼學(xué)密文是不可懂的“亂碼”秘密信息不可懂信息隱藏載體和隱寫(xiě)/水印載體類似秘密信息不可見(jiàn)2022/

3、8/26信息隱藏與數(shù)字水印10信息隱藏與數(shù)字水印11提綱隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印的歷史隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印的現(xiàn)狀信息隱藏的研究分支2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印12信息隱藏的歷史古典廣義信息隱藏技術(shù)技術(shù)型語(yǔ)言學(xué)型版權(quán)保護(hù)型2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印13隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)歷史記載的最早應(yīng)用公元前480年，希斯提烏斯(Histiaeus)想給希臘城邦米利都（Miletus）的攝政者傳遞消息，鼓動(dòng)他們反抗波斯占領(lǐng)者。希斯提烏斯想出了一個(gè)巧妙、但很緩慢的安全通信方法，剃了頭的奴隸，把消息紋在頭皮上，等頭發(fā)長(zhǎng)出后，派遣到米利都。在那里，再次剃光奴隸的頭發(fā)，便獲取秘密消息。

4、書(shū)記板的故事德莫瑞特思通過(guò)書(shū)記板提醒了斯巴達(dá)(Sparta)，告知了波斯國(guó)王薛西斯(Xerxes)入侵希臘的計(jì)劃。他首先去掉書(shū)記板上的臘，然后將消息寫(xiě)在木板上，再用臘覆蓋，這樣處理后的書(shū)記板看起來(lái)是一個(gè)完全空白的。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印14隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)實(shí)物隱藏將信函隱藏在信使的鞋底、衣服的皺褶中，婦女的頭飾和首飾中等 。標(biāo)記法刺孔、字母高度、筆畫(huà)粗細(xì)在一篇信函中，通過(guò)改變其中某些字母筆劃的高度，或者在某些字母上面或下面挖出非常小的孔，以標(biāo)識(shí)某些特殊的字母，這些特殊的字母組成秘密信息。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印15隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)顯影劑隱形

5、墨水：碘和淀粉、米湯和煙。化學(xué)的進(jìn)步促使人們開(kāi)發(fā)更加先進(jìn)的墨水和顯影劑但隨著“萬(wàn)用顯影劑”的發(fā)明，此方法就無(wú)效了。其原理是，根據(jù)紙張纖維的變化情況，來(lái)確定紙張的哪些部位被水打濕過(guò)，這樣，所有采用墨水的隱寫(xiě)方法，在“萬(wàn)用顯影劑”下都無(wú)效了。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印16隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)微縮膠片(Digital Watermarking and Steganography)Another idea that played an important role in several wars in the nineteenth and twentieth centuries w

6、as originally proposed by Brewster (1857) .He suggested hiding messages by shrinking them so much that they started resembling specs of dirt.2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印17隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)微縮膠片(Digital Watermarking and Steganography)The shrinking was made possible by the technology developed by French photograph

7、er Dragon during the Franco-Prussian War (18701871).Microscopic images could be hidden in nostrils, ears, or under fingernails. 2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印18微縮膠片(Digital Watermarking and Steganography)In World War I, Germans used such “microdots” and hid them in corners of postcards slit open with a knife an

8、d resealed with starch.The modern twentieth-century microdots could hold up to one page of text and even contain photographs. The Allies discovered the use of microdots in 1941.2022/8/26隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)微縮膠片主要思想：縮拍圖片左圖展示其宏觀效果。小布什頭像由若干士兵頭像組成。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印19信息隱藏與數(shù)字水印20眨眼發(fā)生摩斯碼(Digital

9、 Watermarking and Steganography)A more recent and quite ingenious use of steganography helped Commander Jeremiah Denton convey the truth about his North Vietnamese captors.When paraded in front of the news media as part of staged propaganda, Denton blinked his eyes in Morse code spelling out T-O-R-T

10、-U-R-E.2022/8/26隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史技術(shù)型技術(shù)隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 語(yǔ)言學(xué)型技術(shù)藏頭詩(shī) 平湖一色萬(wàn)頃秋，湖光渺渺水長(zhǎng)流。秋月圓圓世間少，月好四時(shí)最宜秋。蘆花叢中一扁舟，俊杰俄從此地游。義士若能知此理，反躬難逃可無(wú)憂。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印21信息隱藏與數(shù)字水印22隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 語(yǔ)言學(xué)型技術(shù) Presidents embargo ruling should have immediate notice. Grave situation affecting international law. Statement foreshadows ruin of many

11、 neutrals. Yellow journals unifying national excitement immensely. Apparently neutrals protest is thoroughly discounted and ignored. Isman hard hit. Blockade issue affects pretext for embargo on by-products, ejecting suets and vegetable oils. Pershing sails from NY June 12022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印23隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印

12、歷史 語(yǔ)言學(xué)型技術(shù)卡登格子中國(guó)古代設(shè)計(jì)的信息隱藏方法中，發(fā)送者和接收者各持一張完全相同的、帶有許多小孔的紙，這些孔的位置是被隨機(jī)選定的。發(fā)送者將這張帶有孔的紙覆蓋在一張紙上，將秘密信息寫(xiě)在小孔的位置上，然后移去上面的紙，根據(jù)下面的紙上留下的字和空余位置，編寫(xiě)一段普通的文章。接收者只要把帶孔的紙覆蓋在這段普通文字上，就可以讀出留在小孔中的秘密信息在16世紀(jì)早期，意大利數(shù)學(xué)家Cardan(1501-1576)也發(fā)明了這種方法，這種方法現(xiàn)在被稱作卡登格子法2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印24隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 語(yǔ)言學(xué)型技術(shù)樂(lè)譜法2022/8/2625隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 藝術(shù)作品中的隱寫(xiě)術(shù)在藝

13、術(shù)作品中的隱寫(xiě)術(shù)在一些變形夸張的繪畫(huà)作品中，從正面看是一種景象，側(cè)面看又是另一種景象，這其中就可以隱含作者的一些政治主張或異教思想2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印26隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 藝術(shù)作品中的隱寫(xiě)術(shù)信息隱藏與數(shù)字水印27隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 版權(quán)保護(hù)型技術(shù)核對(duì)校驗(yàn)圖 （作品的摘要）Lorrain(1600-1682)是17世紀(jì)一個(gè)很有名的風(fēng)景畫(huà)家，當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了很多對(duì)他的畫(huà)的模仿和冒充，由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有相關(guān)的版權(quán)保護(hù)的法律，他就使用了一種方法來(lái)保護(hù)他的畫(huà)的版權(quán)他自己創(chuàng)作了一本稱為L(zhǎng)iber Veritatis的書(shū)，這是一本寫(xiě)生形式的素描集。他創(chuàng)作這本書(shū)

14、的目的是為了保護(hù)自己的畫(huà)免遭偽造。一個(gè)細(xì)心的觀察者根據(jù)這本書(shū)仔細(xì)對(duì)照后就能判定一幅給定的油畫(huà)是不是贗品2022/8/2628紙張中的水印水印是從特定角度觀察時(shí)才顯現(xiàn)的紙張上的圖案，主要用于防偽。在造紙過(guò)程中，使用模具改變紙漿密度而形成的圖案，稱為水印。因?yàn)橛∮浭窃诩垵{還在水中時(shí)制作的，故而稱為水印。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 版權(quán)保護(hù)型技術(shù)292022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 版權(quán)保護(hù)型技術(shù) 隨著技術(shù)的進(jìn)展，人們可以在紙張中加入水印。一些高級(jí)酒店成為首批使用者之一。這些酒店會(huì)提含有酒店標(biāo)識(shí)的信簽紙，彰顯酒店的服務(wù)和檔次。隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史

15、 版權(quán)保護(hù)型技術(shù)紙幣中的水印演示，紙幣中的“秘密”2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印30固定頭像水?。何挥谄泵嬲孀髠?cè)空白處，迎光透視，可見(jiàn)與主景圖像相同、立體感很強(qiáng)的毛澤東頭像水印。隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史 版權(quán)保護(hù)型技術(shù)紙幣中的水印演示，紙幣中的“秘密”2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印31白水?。何挥谡骐p色異形橫號(hào)碼下方，迎光透視，可以看到透光性很強(qiáng)的水印“100”字樣。信息隱藏與數(shù)字水印32隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印歷史小結(jié)古典隱寫(xiě)術(shù)和水印技術(shù)豐富想象力現(xiàn)代隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理、編碼技術(shù)、統(tǒng)計(jì)分析感知系統(tǒng)的冗余2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印33提綱隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字

16、水印的歷史隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印的現(xiàn)狀信息隱藏的研究分支2022/8/26信息隱藏發(fā)展階段20世紀(jì)90年代開(kāi)始迅速發(fā)展1992年國(guó)際上正式提出信息隱形研究。1995年數(shù)字水印相關(guān)文獻(xiàn)大量涌現(xiàn)。1996年國(guó)際第一屆信息隱藏研討會(huì)(IHW) 。1999年中國(guó)第一屆信息隱藏研討會(huì)(CIHW)。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印34信息隱藏發(fā)展階段90年代，多個(gè)組織開(kāi)始考慮將數(shù)字水印技術(shù)納入標(biāo)準(zhǔn)The Copy Protection Technical Working Group (CPTWG) The Secure Digital Music Initiative (SDMI)Two projects

17、sponsored by the European Union, VIVA and Talisman The International Organization for Standardization (ISO)2022/8/26信息隱藏理論與技術(shù)35信息隱藏發(fā)展階段90年代后期，一些公司推出了水印產(chǎn)品SDMI采用了Verance Corporation的水印技術(shù)用于互聯(lián)網(wǎng)音頻分發(fā)保護(hù)，例如Liquid音頻Digimarc綁定水印嵌入和提取器到Adobe產(chǎn)品Phtoshop2022/8/26信息隱藏理論與技術(shù)36信息隱藏發(fā)展階段理論研究的熱潮（2000年以后）Moulin等人提出基于信息論的

18、信息隱藏理論框架Costa dirty paper 模型Cohen與Lapidoth模型Somekh-Baruck模型并行高斯信道模型等2022/8/26信息隱藏理論與技術(shù)37把信息的隱藏和提取視作一個(gè)通信問(wèn)題，用通信理論解決容量分析等問(wèn)題信息隱藏與數(shù)字水印38隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀產(chǎn)品、軟件MP3StegoJstegoStools(wav,gif,bmp)OutGuess/Steganography/toolmatrix.htm2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印39隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印40隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印41隱寫(xiě)術(shù)和

19、數(shù)字水印現(xiàn)狀2022/8/26隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀促因版權(quán)保護(hù)1999年，專欄作家訴紐約時(shí)報(bào)等4家媒體1999年，王蒙等訴網(wǎng)站擅自在網(wǎng)上傳播其作品促因保密通信2001年，9.112022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印42隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀保障信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展人類感知系統(tǒng)的冗余（生理學(xué)、心理學(xué)）海量的信息2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印43感知心理學(xué)研究表明：一個(gè)人承受的壓力越大，注意力越分散，畫(huà)面轉(zhuǎn)速越大！隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀保障信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展人類感知系統(tǒng)的冗余（生理學(xué)、心理學(xué)）海量的信息2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印44信息隱藏與數(shù)字水印45隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀研究課題正向研究基

20、于圖像的隱寫(xiě)和數(shù)字水印技術(shù)較成熟基于音頻的隱寫(xiě)和數(shù)字水印技術(shù)還在發(fā)展視頻隱寫(xiě)和數(shù)字水印的研究是新興的熱點(diǎn)文本、協(xié)議、軟件2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印46隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀研究課題逆向研究主動(dòng)攻擊：在不顯著影響使用價(jià)值前提下，盡量抹除信息。被動(dòng)攻擊：判定并提取待檢測(cè)載體中信息新研究點(diǎn)Benchmark（Stirmark），數(shù)字圖像取證，感知哈希。理論研究容量研究（博弈法、信息論法）2022/8/2647隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀研究層次基礎(chǔ)理論研究應(yīng)用基礎(chǔ)研究應(yīng)用技術(shù)研究信息隱藏模型、理論框架、容量、安全性理論等針對(duì)圖像、聲音、視頻等載體，研究相應(yīng)的數(shù)字水印隱藏算法和檢測(cè)算法 以實(shí)用化為主要

21、目的，研究各種多媒體格式的數(shù)字水印在實(shí)際中的應(yīng)用 2022/8/26信息隱藏理論與技術(shù)信息隱藏與數(shù)字水印48隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印現(xiàn)狀文獻(xiàn)檢索（關(guān)鍵詞）Information Hiding（信息隱藏）Steganography（隱寫(xiě)）Steganalysis（隱寫(xiě)分析）Digital Watermarking（數(shù)字水印）2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印49提綱隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印的歷史隱寫(xiě)術(shù)和數(shù)字水印的現(xiàn)狀信息隱藏的研究分支2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印50信息隱藏研究分支隱寫(xiě)術(shù)偽裝式保密通信數(shù)字水印數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)隱蔽信道計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一些通道信息分存可視密碼數(shù)字圖像取證真實(shí)

22、性鑒別2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印51信息隱藏研究分支隱寫(xiě)術(shù)利用人類感知系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的冗余隱藏信息載體可以是任何一種多媒體數(shù)據(jù)，如音頻、視頻、圖像、甚至文本、數(shù)據(jù)等被隱藏的信息也可以是任何形式主要用于軍隊(duì)和安全部門2022/8/26信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用廣播監(jiān)控(Broadcast Monitoring)1997年，日本發(fā)生電視廣告丑聞。至少有兩家電臺(tái)沒(méi)有播出部份已付費(fèi)的廣告節(jié)目。這樣的情況已持續(xù)超過(guò)20年而沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，重要原因之一是沒(méi)有系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)際播出的廣告內(nèi)容。信息隱藏與數(shù)字水印522022/8/26信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用廣播監(jiān)控(Broadc

23、ast Monitoring)1999年，美國(guó)演員協(xié)會(huì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，平均而言，美國(guó)每小時(shí)廣播節(jié)目少付了1000美元版稅。此外，版權(quán)所有者還關(guān)心，廣播的作品究竟是正版還是盜版作品。信息隱藏與數(shù)字水印532022/8/26信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用廣播監(jiān)控(Broadcast Monitoring)有多家公司提供了基于水印技術(shù)的廣播監(jiān)控服務(wù)，例如，Telttrax提供了基于Philips視頻水印技術(shù)的廣播監(jiān)控。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印54信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用版權(quán)保護(hù)(Copyright Protection)早期版權(quán)保護(hù)方式存在漏洞，只有在作品中能發(fā)現(xiàn)版權(quán)申明時(shí)，

24、版權(quán)所有者才能獲相關(guān)補(bǔ)償。然而，這種在作品某個(gè)部份增加的的申明很容易被去除。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印55信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用版權(quán)保護(hù)(Copyright Protection)常用測(cè)試圖像Lena實(shí)際屬于某雜志。最早使用該圖像的研究者掃描時(shí)，只保留了Lena的臉部和肩部，遺漏了雜志的版權(quán)申明，以致于全世界大部份相關(guān)論文都使用了該測(cè)試圖像而不知侵犯了該雜志的版權(quán)。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印56信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用版權(quán)保護(hù)(Copyright Protection)最終該雜志決定忽略對(duì)該圖像的“侵權(quán)”使用。水印具有不可感知性、不可分離性，因此既

25、能有效提供媒體的版權(quán)所有者身份證明，又不會(huì)降低媒體感官效果。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印57信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用版權(quán)保護(hù)(Copyright Protection)Digimarc公司的圖像水印是典型范例。Digimarc的圖像水印檢測(cè)器與Adobe圖像處理軟件Photoshop捆綁發(fā)布，一旦Digimarc的圖像水印檢測(cè)器發(fā)現(xiàn)水印，就通過(guò)水印信息檢索互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取作者聯(lián)系方式。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印58信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用盜版追蹤(Transaction Tracking)在每份正版作品中嵌入唯一標(biāo)識(shí)（指紋）后，一旦出現(xiàn)盜版，就可以追

26、蹤其來(lái)源。2004, 使用Philips視頻水印技術(shù)嵌入“指紋”信息的預(yù)覽片被分發(fā)給5803名奧斯卡觀影評(píng)選員，供評(píng)選員觀看評(píng)分。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印59信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用盜版追蹤(Transaction Tracking)后來(lái)，其中一部影片的視頻出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)。分析這些盜版視頻發(fā)現(xiàn)其源自一位觀影評(píng)選員的拷貝。該評(píng)選員曾把其拷貝提供給他的朋友。雖然他不知道自己朋友的作為，但這位70歲的演員仍然被起訴，罰款300萬(wàn)美元。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印60信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用內(nèi)容認(rèn)證(Content Authentication)數(shù)字媒體能夠被

27、輕易篡改。密碼學(xué)提供了認(rèn)證方式，對(duì)媒體簽名。簽名通常存放在文件頭或特定結(jié)構(gòu)中，一旦格式變換，簽名可能丟失。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印61信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用內(nèi)容認(rèn)證(Content Authentication)脆弱水印思路之一是將簽名嵌入媒體，例如，媒體的高比特平面產(chǎn)生簽名，低比特屏幕承載水印。圖像的任何改動(dòng)都能被判別出。半脆弱水印能夠容忍常規(guī)圖像處理操作，例如格式轉(zhuǎn)換，去噪，并檢測(cè)定位內(nèi)容篡改操作。水印還可用于圖像的修復(fù)和還原。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印62信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用拷貝控制(copy control)一種方式是加密。例如電視信

28、號(hào)加密傳輸，只有包含特定密鑰的機(jī)頂盒能夠解密信號(hào)。這種方式的問(wèn)題是，解密后的電視信號(hào)可以輸出并被錄制、刻錄。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印63信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用拷貝控制(copy control)另一種思路是每個(gè)刻錄裝置都配有水印檢測(cè)設(shè)備，一旦檢測(cè)到“禁止刻錄”水印，便停止刻錄。CPTWG(Copy Protection Technical Working Group)，和SDMI(Secure Digital Music Initiative)分別提出用于視頻和音頻的系統(tǒng)構(gòu)想。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印64信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用設(shè)備控制(dev

29、ice control)拷貝控制實(shí)際設(shè)備控制的一種。設(shè)備控制更多地是豐富，而不是限制對(duì)媒體的使用。例如Digimarc的媒體橋技術(shù)。雜志中的廣告畫(huà)面包含水印，使用手機(jī)捕獲畫(huà)面后，手機(jī)軟件識(shí)別水印信息，并導(dǎo)航到相關(guān)網(wǎng)站。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印65信息隱藏研究分支數(shù)字水印Digimarc MediaBriage數(shù)字水印與隱寫(xiě)術(shù)66圖片源自:Burt Perry, Brian MacIntosh, Dave Cushman. Digimarc MediaBridge - The Birth of a Consumer Product, from Concept to Commercia

30、l Application.2022/8/26信息隱藏研究分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用設(shè)備控制(device control)2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印67分支數(shù)字水印數(shù)字水印應(yīng)用標(biāo)注(captioning)網(wǎng)絡(luò)多媒體資源（音頻、圖像、視頻）中嵌入信息（標(biāo)題、關(guān)鍵詞、分類），便于多媒體檢索。把感興趣的圖像特征（或區(qū)域）的位置和識(shí)別信息嵌入圖像中，可以實(shí)現(xiàn)特征定位和識(shí)別。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印68信息隱藏與數(shù)字水印69分支隱蔽信道隱蔽信道隱蔽信道是相對(duì)于公開(kāi)信道而言的，和公開(kāi)信道一起使用，公開(kāi)信道上傳輸?shù)男畔?，是隱蔽信道的載體，例如：TCP協(xié)議頭中保留字段可用于攜帶秘密信息。

31、2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印70信息隱藏研究分支可視密碼1994年，M.Naor和A.Shamir提出。其思想是把要隱藏的密鑰信息通過(guò)算法隱藏到兩個(gè)或多個(gè)子密鑰圖片中。每一張圖片上都有隨機(jī)分布的黑點(diǎn)和白點(diǎn)。把所有的圖片疊加在一起，則能恢復(fù)出原有的信息。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印71信息隱藏研究分支可視密碼主要特點(diǎn)：恢復(fù)秘密圖像時(shí)不需要任何復(fù)雜的計(jì)算，直接以人的視覺(jué)系統(tǒng)就可以將秘密圖像辨識(shí)出來(lái) 2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印722022/8/26信息隱藏研究分支圖像取證圖像取證背景數(shù)碼相機(jī)的快速普及，圖像處理和編輯軟件的廣泛使用，使得修改、編輯數(shù)碼照片變得越來(lái)越簡(jiǎn)單和有趣

32、，任何人都可以輕易地完成圖像的造假。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印73信息隱藏研究分支圖像取證圖像取證運(yùn)用包含數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字水印在內(nèi)的各項(xiàng)技術(shù)，鑒定圖像的來(lái)源（數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、計(jì)算機(jī)生成、圖像采集卡），以及圖像完整性（是否經(jīng)過(guò)編輯？經(jīng)過(guò)何種編輯？在何處被編輯？）。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印7475分支感知哈希感知哈希圖像感知哈希：由圖像數(shù)據(jù)集到圖像感知摘要集的一個(gè)簡(jiǎn)短的單向映射，是對(duì)圖像感知信息的簡(jiǎn)短摘要圖像感知哈希：借鑒了密碼學(xué)哈希的摘要性、單向性和抗碰撞性的同時(shí)，最重要的是要求其能夠?qū)?nèi)容保持操作具有魯棒性，并對(duì)內(nèi)容篡改操作具有敏感性主要用于解決圖像內(nèi)容的識(shí)別和認(rèn)證2

33、022/8/26信息隱藏理論與技術(shù)信息隱藏與數(shù)字水印76總結(jié)信息隱藏技術(shù)的最重要的兩個(gè)分支是數(shù)字水印、隱寫(xiě)術(shù)。數(shù)字水印主要用于版權(quán)保護(hù)。隱寫(xiě)術(shù)主要用于保密通信。數(shù)字水印嵌入載體中的信息與載體有關(guān)。隱寫(xiě)術(shù)則嵌入與載體無(wú)關(guān)的秘密信息。基于隱寫(xiě)術(shù)的保密通信掩蓋的是通信存在的事實(shí)。2022/8/26數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)知識(shí) 音頻信號(hào)處理基礎(chǔ)數(shù)字音頻的概念人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)(HAS)特點(diǎn)語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)語(yǔ)音信號(hào)處理基礎(chǔ)2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印78音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻概念什么是模擬信號(hào)？現(xiàn)實(shí)生活中的語(yǔ)音信號(hào)，從時(shí)間及其大小來(lái)看，都是連續(xù)的。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印79音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻概念80典型模擬

34、信號(hào)形態(tài)音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻概念什么是數(shù)字信號(hào)？數(shù)字信號(hào)是計(jì)算機(jī)能表示，能存儲(chǔ)的信號(hào)。其時(shí)間和大小的精度都是有限的。如何用數(shù)字信號(hào)表示模擬信號(hào)？每隔一定時(shí)間間隔觀察一次信號(hào)大小，并量化表示。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印8182典型離散信號(hào)，信號(hào)由離散時(shí)間間隔上模擬信號(hào)樣點(diǎn)值構(gòu)成83典型數(shù)字信號(hào)信號(hào)，幅值經(jīng)離散信號(hào)量化而成音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻概念采樣頻率“觀察”信號(hào)的頻度，單位為Hz。碼速率我們需要對(duì)采樣所得信息進(jìn)行編碼，產(chǎn)生的碼流單位為b/s(bit per second)。PCM碼速率：64K、128K、256K b/s2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印84音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻概念為何數(shù)字信號(hào)

35、能表示模擬信號(hào)？奈奎斯特采樣定律告訴我們，當(dāng)采樣頻率滿足一定要求時(shí)，數(shù)字信號(hào)能完整保留原始信號(hào)信息。典型采樣頻率話音：8kHz；音樂(lè)：22.05kHz，或44.1kHz并且，采樣值的編碼方式是依據(jù)聲音心理學(xué)模型設(shè)計(jì)，編解碼所引起的失真是可接受的。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印85音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻文件音頻文件格式WAV文件格式2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印86文件頭（包含編碼方式、采樣率、碼速率等信息）文件頭樣點(diǎn)值樣點(diǎn)值樣點(diǎn)值音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻文件音頻文件實(shí)例WAV文件：s1.wav （Fs:8KHz，Nbits=16）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印87音頻基礎(chǔ)數(shù)字音頻文件音頻文

36、件實(shí)例WAV文件：s1.wav （Fs:8KHz，Nbits=16）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印88前44個(gè)字節(jié)為音頻文件頭第45、46個(gè)字節(jié)為第一個(gè)樣點(diǎn)量化幅值音頻基礎(chǔ)單雙聲道單聲道一個(gè)聲音通道雙聲道二個(gè)聲音通道，能夠形成立體聲效果。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印89人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性響度響度：人耳對(duì)聲音強(qiáng)度的主觀感受。1方等于1000Hz的1dB純音的聲強(qiáng)級(jí)。聽(tīng)閾：0方痛閾： 120方2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印90HAS特性等響曲線2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印91HAS特性等響曲線2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印92100Hz，40dB的單音與1000Hz

37、，40dB的單音聲強(qiáng)級(jí)相同，它們聽(tīng)起來(lái)響亮程度相同嗎？人的主觀感受和物理大小不一定吻合。HAS特性等響曲線2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印93聲強(qiáng)級(jí)同為40dB的單音，響度隨著單音頻率的變化有什么特點(diǎn)？人的感知系統(tǒng)對(duì)不同頻率單音的分辨能力不同。人耳對(duì)3000Hz到4000Hz的單音最敏感。人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性人類能感知聲音的頻率范圍16Hz-16kHz年輕人，20kHz老年人，10kHz案例：公園“驅(qū)逐器”2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印94人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)什么是掩蔽效應(yīng)？掩蔽效應(yīng)的“宏觀”展示2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印95人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)2022/8/26信息隱

38、藏和數(shù)字水印96人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)掩蔽效應(yīng)心理聲學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：人耳難以感知位于強(qiáng)信號(hào)附近的弱信號(hào)。這種聲音心理學(xué)現(xiàn)象稱為掩蔽。強(qiáng)信號(hào)稱之為掩蔽音，弱信號(hào)稱之為被掩蔽音掩蔽音和被掩蔽音同時(shí)出現(xiàn)所產(chǎn)生的掩蔽效應(yīng)稱為同時(shí)掩蔽或頻域掩蔽，否則稱之為異時(shí)掩蔽或時(shí)域掩蔽。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印97人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)同時(shí)（頻域）掩蔽低音容易掩蔽高音，而高音掩蔽低音較難。異時(shí)（時(shí)域）掩蔽超前掩蔽(pre-masking) 滯后掩蔽(post-masking) 2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印98人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)練習(xí)若時(shí)刻0時(shí)，有一個(gè)50dB聲強(qiáng)級(jí)的單音，20毫秒后，有一個(gè)8

39、0dB聲強(qiáng)級(jí)的單音，則人耳能區(qū)分出幾個(gè)聲音？若兩者出現(xiàn)順序?qū)φ{(diào)，結(jié)果如何？2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印99人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)解答第一問(wèn)中，弱信號(hào)在強(qiáng)信號(hào)之前出現(xiàn)，屬于超前掩蔽。根據(jù)曲線，80dB的強(qiáng)信號(hào)，能掩蓋在它之前20ms出現(xiàn)的，聲強(qiáng)級(jí)小于40dB的信號(hào)。本例中，弱信號(hào)的聲強(qiáng)級(jí)高于40dB，超出了強(qiáng)信號(hào)的掩蔽能力，所以人耳可以分辨出兩個(gè)信號(hào)。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印100人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)解答第二問(wèn)中，弱信號(hào)在強(qiáng)信號(hào)之后出現(xiàn)，屬于滯后掩蔽。根據(jù)曲線，80dB的強(qiáng)信號(hào)，能掩蓋在它之后20ms出現(xiàn)的，聲強(qiáng)級(jí)小于70dB的信號(hào)。本例中，弱信號(hào)的聲強(qiáng)級(jí)小于70dB，

40、在強(qiáng)信號(hào)的掩蔽范疇內(nèi)，所以聽(tīng)起來(lái)，只有一個(gè)信號(hào)存在。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印101人耳聽(tīng)覺(jué)感知特性掩蔽效應(yīng)2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印102虛線所示曲線為聽(tīng)閾強(qiáng)信號(hào)附近的聽(tīng)閾發(fā)生了變化聽(tīng)閾提高安靜環(huán)境，2000Hz10dB左右的聲音就可以被感知在1000Hz60dB掩蔽音時(shí)，人卻聽(tīng)不到上述聲音了語(yǔ)音的質(zhì)量評(píng)價(jià)主觀評(píng)價(jià)主觀評(píng)價(jià)由人來(lái)對(duì)語(yǔ)音的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)?？陀^評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)不以人為主體。通常提取處理前后的語(yǔ)音的某類特征參量，根據(jù)某種規(guī)則計(jì)算這兩組參量之間的差別，是一種“誤差”度量。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印103主觀評(píng)價(jià)方法平均意見(jiàn)分（MOS：Mean Opinion

41、Score）用5級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)語(yǔ)音的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)者的分別打分評(píng)價(jià)語(yǔ)音質(zhì)量。全體實(shí)驗(yàn)者的平均分就是所測(cè)語(yǔ)音質(zhì)量的MOS分。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印104MOS質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)受損程度5極好不可察覺(jué)4較好可察覺(jué)，但不影響聽(tīng)覺(jué)效果3一般輕微影響聽(tīng)覺(jué)效果2較差影響聽(tīng)覺(jué)效果1極差嚴(yán)重影響聽(tīng)覺(jué)效果MOS分評(píng)價(jià)MOS分4.0-4.5（網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量）：高質(zhì)量數(shù)字化語(yǔ)音。3.5分左右（通信質(zhì)量）：能感覺(jué)到語(yǔ)音質(zhì)量有所下降，但不妨礙正常通話。3.0分以下（合成語(yǔ)音質(zhì)量）：具有足夠高的可懂度，但自然度不夠好，并且不易進(jìn)行講話人識(shí)別 。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印105主觀評(píng)價(jià)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：真實(shí)：反映了人對(duì)語(yǔ)

42、音質(zhì)量的真實(shí)感覺(jué) 。缺點(diǎn)：需要組織大量的試聽(tīng)人員，欠缺靈活性。評(píng)分結(jié)果重復(fù)性和穩(wěn)定性較低。評(píng)分結(jié)果受試聽(tīng)者的主觀影響較大 。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印106客觀評(píng)價(jià)方法比較波形的差別：基于SNR的評(píng)價(jià)方法：信噪比、分段信噪比、變頻分段信噪比。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印107客觀評(píng)價(jià)方法比較參數(shù)的差別：基于LPC的評(píng)價(jià)方法：比較線性預(yù)測(cè)編碼的系數(shù)。比較頻譜的差別：基于譜距離的評(píng)價(jià)方法。其它評(píng)價(jià)方法：基于人類聽(tīng)覺(jué)模型2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印108客觀評(píng)價(jià)方法2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印109客觀評(píng)價(jià)方法2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印110客觀評(píng)價(jià)與主觀

43、評(píng)價(jià)一致性的問(wèn)題研究方便、快捷、準(zhǔn)確的，與主觀評(píng)價(jià)相一致的客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是該領(lǐng)域研究的一個(gè)方向。如何衡量一個(gè)客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)的一致性？2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印111客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)一致性的問(wèn)題通過(guò)在客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)之間建立的函數(shù)關(guān)系，可以用客觀評(píng)價(jià)值求出對(duì)主觀評(píng)價(jià)值的預(yù)測(cè)值。該預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)的主觀評(píng)價(jià)值之間的相關(guān)度就作為該客觀評(píng)價(jià)方法與主觀評(píng)價(jià)方法之間的相關(guān)度。 2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印112客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)一致性的問(wèn)題N為被測(cè)的樣本數(shù)， 表示第i個(gè)樣本的實(shí)測(cè)主觀評(píng)價(jià)值， 表示第i個(gè)樣本的客觀評(píng)價(jià)的主觀預(yù)測(cè)值， 是實(shí)測(cè)主觀評(píng)價(jià)值的算術(shù)平均值 值越接近1，說(shuō)明該客觀

44、評(píng)價(jià)方法對(duì)主觀評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)越準(zhǔn)確，該方法的性能越好 2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印113客觀評(píng)價(jià)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，可重復(fù)性強(qiáng)，與試聽(tīng)者主觀感覺(jué)無(wú)關(guān)。缺點(diǎn)：無(wú)法達(dá)到與主觀評(píng)價(jià)完全一致的效果。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印114常用語(yǔ)音信號(hào)變換常用變換域操作DFT：離散傅里葉變換DCT：離散余弦變換DWT：離散小波變換2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印115常用語(yǔ)音信號(hào)變換音頻（時(shí)域）音頻（DFT）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印116常用語(yǔ)音信號(hào)變換音頻（時(shí)域）音頻（DCT）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印117常用語(yǔ)音信號(hào)變換DWT原理和系數(shù)音頻（DWT）2022/8/2

45、6信息隱藏和數(shù)字水印118常用語(yǔ)音信號(hào)變換案例二：DWT系數(shù)特性研究DWT可迭代地對(duì)信號(hào)進(jìn)行多層次分解，其中近似系數(shù)反映信號(hào)的平緩變換情況，可視為信號(hào)低頻成份，細(xì)節(jié)系數(shù)反映信號(hào)劇烈變換情況，可視為信號(hào)高頻成份。案例嘗試修改語(yǔ)音信號(hào)DWT細(xì)節(jié)系數(shù)，觀察修改前后語(yǔ)音質(zhì)量變換情況。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印119常用語(yǔ)音信號(hào)變換案例二：DWT系數(shù)特性研究1. 準(zhǔn)備語(yǔ)音信號(hào)2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印120常用語(yǔ)音信號(hào)變換案例二：DWT系數(shù)特性研究2. 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行2級(jí)小波分解，得到各級(jí)小波系數(shù)。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印1212級(jí)近似系數(shù)2級(jí)細(xì)節(jié)系數(shù)1級(jí)細(xì)節(jié)系數(shù)常用語(yǔ)音

46、信號(hào)變換案例二：DWT系數(shù)特性研究3. 分別用兩組系數(shù)重構(gòu)語(yǔ)音。第一組：原始系數(shù)，第二組：一半2級(jí)細(xì)節(jié)系數(shù)置零。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印122原始音頻原始系數(shù)重構(gòu)音頻修改系數(shù)重構(gòu)音頻圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)數(shù)字圖像的概念人類視覺(jué)系統(tǒng)(HVS)特點(diǎn)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印123圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)圖像的基本表示圖像由像素（pixel）組成，像素存儲(chǔ)為矩陣。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印124圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)圖像分辨率（image resolution）即圖像中像素的數(shù)目，常記為：水平*垂直，分別表示水平和垂直方向的像素個(gè)數(shù)。例如：顯示屏分辨率通常為1

47、024*768，表示圖像每行有1024個(gè)像素，每列有768個(gè)像素。示例圖像為350*2582022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印125圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)常見(jiàn)圖像類型包括灰度圖像圖像每個(gè)像素為大小在0255間灰度值（gray value）。每個(gè)像素用1個(gè)字節(jié)表示。0:黑色，255:白色2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印126圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)常見(jiàn)圖像類型包括24位彩色圖像每個(gè)像素用三個(gè)字節(jié)表示，其含義為該像素顏色的紅、綠、藍(lán)分量。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印127圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)常見(jiàn)圖像類型包括索引（調(diào)色板）圖每個(gè)像素存儲(chǔ)一個(gè)調(diào)色板索引。調(diào)色板每條記錄表示一個(gè)顏色。2022/8/26信息隱藏

48、與數(shù)字水印128圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)常見(jiàn)圖像類型包括黑白（二值）圖像像素值為0或1，對(duì)應(yīng)顏色為黑色，白色2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印129圖像信號(hào)處理基礎(chǔ)2022/8/26Datahiding & Digital Watermark130人類視覺(jué)特點(diǎn)視覺(jué)范圍視覺(jué)范圍是指人眼所能感覺(jué)的亮度范圍。客觀上相同的亮度，當(dāng)平均亮度不同時(shí)，主觀感覺(jué)的亮度也不相同。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印131人類視覺(jué)特點(diǎn)視覺(jué)范圍視覺(jué)范圍非常寬，但是人眼并不能同時(shí)感受這樣寬的亮度范圍。當(dāng)平均亮度比較適中時(shí)，能分辨的亮度的范圍較大。當(dāng)平均亮度較低時(shí)，能分辨的亮度范圍較小。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印1

49、32人類視覺(jué)特點(diǎn)視覺(jué)適應(yīng)性暗適應(yīng)性人由亮處走到暗處時(shí)的視覺(jué)適應(yīng)過(guò)程，稱為暗適應(yīng)。暗適應(yīng)過(guò)程約需大約三十分鐘。亮適應(yīng)性人由暗處走到亮處時(shí)的視覺(jué)適應(yīng)過(guò)程，稱為亮適應(yīng)。亮適應(yīng)過(guò)程約需大約一分鐘。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印133人類視覺(jué)特點(diǎn)視覺(jué)惰性（視覺(jué)暫留）人眼對(duì)亮度改變進(jìn)行跟蹤的滯后性質(zhì)稱為視覺(jué)惰性 。人眼所看到的影像消失后，人眼仍能繼續(xù)保留其影像約0.1-0.5秒左右。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印134人類視覺(jué)特點(diǎn)視覺(jué)惰性（視覺(jué)暫留）看紋理豐富的窗簾，然后再看墻壁，看墻時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)窗簾的花紋重疊在墻上了?？措娨暎娪笆敲糠昼?0幾幀圖片，通過(guò)暫留形成了流暢的動(dòng)作。2022/8/26

50、信息隱藏與數(shù)字水印135人類視覺(jué)特點(diǎn)視覺(jué)惰性（視覺(jué)暫留）持續(xù)注視圖案中心黑點(diǎn)30秒鐘以上。迅速看向無(wú)字白紙或空白墻壁。將看到視覺(jué)暫留。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印136（圖片源自參考文獻(xiàn)3）圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)主觀評(píng)價(jià)方法主觀評(píng)價(jià)平均意見(jiàn)分MOS（Mean Opinion Score）觀察者根據(jù)一些事先規(guī)定的評(píng)價(jià)尺度，或自己的經(jīng)驗(yàn)，判斷測(cè)試圖像的視覺(jué)效果質(zhì)量，所有觀察者給出的分?jǐn)?shù)的加權(quán)平均。五級(jí)評(píng)分2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印137圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)主觀評(píng)價(jià)方法主觀評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)：比較準(zhǔn)確。主觀評(píng)價(jià)的缺點(diǎn)：受觀察者的知識(shí)背景、情緒，和疲勞程度等因素的影響?？芍貜?fù)性較差。2022/8/26信息隱藏

51、與數(shù)字水印138圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)方法客觀評(píng)價(jià)處理和分析系統(tǒng)中輸入和輸出的圖像信號(hào)，提取圖像特征參量作為研究分析對(duì)象，比較特征參量，以此反映圖像間的差別 。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印139圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)方法2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印140圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)方法2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印141圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)方法2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印142圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)方法2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印143圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)方法客觀評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：使用方便?？芍貜?fù)性強(qiáng)?？陀^評(píng)價(jià)缺點(diǎn)：評(píng)價(jià)結(jié)果與主觀感覺(jué)有時(shí)存在不一致。2022/8/26信息隱藏與

52、數(shù)字水印144圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)為什么客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)不能很好吻合？人眼對(duì)所看到物體的理解，不僅與生理因素有關(guān)，還在相當(dāng)大的程度上取決于心理因素，如“視而不見(jiàn)”，“聽(tīng)而不聞”。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印145圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)為什么客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)不能很好吻合？對(duì)感興趣的區(qū)域給予極大關(guān)注，對(duì)其它區(qū)域不在意。大腦對(duì)所接收的事務(wù)有一個(gè)過(guò)濾和取舍的過(guò)程，目前計(jì)算機(jī)還無(wú)法很好地模擬此過(guò)程。2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印146例1高斯噪聲，椒鹽噪聲，PSNR相同2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印147PSNR(dB)PSNR(dB)48.118350.9538例1（續(xù)）2022/8/26信

53、息隱藏與數(shù)字水印148PSNR(dB)PSNR(dB)34.138935.1996 例1（續(xù)）2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印149PSNR(dB)PSNR(dB)28.118329.0575 例1（續(xù)）2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印150PSNR(dB)PSNR(dB)19.517519.0568 例22022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印151PSNR(dB)PSNR(dB)23.180523.5164 例2（續(xù)）2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印152PSNR(dB)PSNR(dB)23.508423.2079 例2（續(xù)）2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印153PSNR(dB

54、)PSNR(dB)33.849733.5907 常用圖像信號(hào)變換 常見(jiàn)變換DFT：離散傅里葉變換DCT：離散余弦變換DWT：離散小波變換2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印154常用圖像信號(hào)變換圖像（空域）圖像（DFT）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印155常用圖像信號(hào)變換圖像（空域）圖像（DCT）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印156常用圖像信號(hào)變換圖像（空域）圖像（DWT）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印157cH1cV1cD1cA2cH2cV2cD2常用圖像信號(hào)變換圖像（空域）圖像（1級(jí)DWT）2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印158常用圖像信號(hào)變換2級(jí)DWT2022/8/

55、26信息隱藏和數(shù)字水印159常用圖像信號(hào)變換案例四：DCT系數(shù)特性研究DCT常用于圖像信號(hào)處理操作，例如，JPEG圖像壓縮。圖像不同位置的DCT系數(shù)大小，反映圖像不同頻率成份的強(qiáng)弱。位置與頻率有對(duì)應(yīng)關(guān)系，水平方向從左到右，頻率逐漸升高；垂直方向從上到下，頻率逐漸升高。案例嘗試修改圖像信號(hào)DCT高頻部份系數(shù)，觀察修改前后圖像質(zhì)量變換情況。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印160常用圖像信號(hào)變換案例四：DCT系數(shù)特性研究1. 準(zhǔn)備圖像信號(hào)2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印161常用圖像信號(hào)變換案例四：DCT系數(shù)特性研究2. 對(duì)圖像進(jìn)行2維DCT變換，得到DCT系數(shù)。2022/8/26信息隱藏和

56、數(shù)字水印162低頻系數(shù)中頻系數(shù)高頻系數(shù)常用圖像信號(hào)變換案例四：DCT系數(shù)特性研究3. 分別用兩組系數(shù)重構(gòu)圖像。第一組：原始系數(shù)（左圖），第二組：部份高頻系數(shù)置零（右圖）。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印163小結(jié)數(shù)字音頻是時(shí)間和樣點(diǎn)值都離散的，計(jì)算機(jī)能處理的信號(hào)。數(shù)字音頻信息按一定的格式保存在磁盤(pán)文件中，通常包括采樣率，編碼方式，編碼速率，單或雙聲道樣點(diǎn)信息。響度是人耳對(duì)聲音強(qiáng)度的主觀感受。人耳對(duì)不同頻率的單音的敏感程度不同，物理強(qiáng)度相同的單音，可能因?yàn)轭l率不同，導(dǎo)致聽(tīng)起來(lái)的響亮程度不同。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印164小結(jié)人耳難以感知位于強(qiáng)信號(hào)附近的弱信號(hào)，這種聲音心理學(xué)現(xiàn)象稱

57、為掩蔽。強(qiáng)信號(hào)稱之為掩蔽音，弱信號(hào)稱之為被掩蔽音。掩蔽音和被掩蔽音同時(shí)存在所產(chǎn)生的掩蔽效應(yīng)稱為同時(shí)掩蔽或頻域掩蔽，否則稱之為異時(shí)掩蔽或時(shí)域掩蔽。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印165小結(jié)數(shù)字圖像是空間和樣點(diǎn)值都離散的，計(jì)算機(jī)能處理的信號(hào)。數(shù)字圖像信息按一定的格式保存在磁盤(pán)文件中，通常包括分辨率，圖像類型，調(diào)色板，樣點(diǎn)值等信息。常見(jiàn)圖像包括二值、灰度、真彩色和調(diào)色板圖像。亮度是人眼對(duì)光強(qiáng)的主觀感受?？陀^上相同的亮度，當(dāng)平均亮度不同時(shí)，主觀感覺(jué)的亮度也不相同。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印166小結(jié)人由亮處走到暗處時(shí)的視覺(jué)適應(yīng)過(guò)程，稱為暗適應(yīng)。人由暗處走到亮處時(shí)的視覺(jué)適應(yīng)過(guò)程，稱為亮適應(yīng)

58、。人眼所看到的影像消失后，人眼仍能繼續(xù)保留其影像約0.1-0.5秒左右。稱為視覺(jué)惰性或暫留，電影和動(dòng)畫(huà)的制作利用了人眼的視覺(jué)惰性。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印167小結(jié)質(zhì)量評(píng)價(jià)包括主客觀方法。MOS（Mean Opinion Score，平均意見(jiàn)分）為常用主觀評(píng)價(jià)方法。SNR（Signal to Noise Ratio，信噪比）為音頻質(zhì)量常用客觀評(píng)價(jià)方法。PSNR(Peak Signal to Noise Ratio，峰值信噪比)為圖像質(zhì)量常用客觀評(píng)價(jià)方法?？陀^評(píng)價(jià)與主觀感受不一定相符。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印168小結(jié)常用語(yǔ)音和圖像信號(hào)處理操作包括DFT（Discrete

59、 Fourier Transform，離散傅里葉變換），DCT（Discrete Cosine Transform，離散余弦變換），DWT（Discrete Wavelet Transform，離散小波變換）。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印169小結(jié)DFT、DCT、DWT是一對(duì)可逆變換，正變換將信號(hào)從時(shí)域（音頻樣點(diǎn)）或空域（圖像樣點(diǎn)）轉(zhuǎn)換為變換域（變換域系數(shù)），反變換則將變換域系數(shù)重構(gòu)為音頻或圖像。變換域系數(shù)的大小反映了信號(hào)不同頻率分量能量的高低，變換域系數(shù)的位置與頻率高低關(guān)聯(lián)。通常修改高頻系數(shù)所引起的失真不容易被察覺(jué)。2022/8/26信息隱藏和數(shù)字水印1703.1、隱寫(xiě)術(shù)基本理論信息

60、安全中心 、 、 提綱隱寫(xiě)系統(tǒng)隱寫(xiě)系統(tǒng)分類隱寫(xiě)術(shù)性能指標(biāo)隱寫(xiě)系統(tǒng)的攻擊方法2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印，理論與技術(shù)172提綱隱寫(xiě)系統(tǒng)隱寫(xiě)系統(tǒng)分類隱寫(xiě)術(shù)性能指標(biāo)隱寫(xiě)系統(tǒng)的攻擊方法2022/8/26信息隱藏與數(shù)字水印，理論與技術(shù)173囚犯問(wèn)題保密通信雙方兩個(gè)囚犯A和B被關(guān)押在監(jiān)獄的不同牢房，他們想通過(guò)一種隱蔽的方式交換信息，但是交換信息必須要通過(guò)看守的檢查。因此，他們要想辦法在不引起看守者懷疑的情況下，在看似正常的信息中，傳遞他們之間的秘密信息。被動(dòng)看守者只是檢查傳遞的信息有沒(méi)有可疑的地方。主動(dòng)看守者故意去修改一些可能隱藏有信息的地方，或者假裝自己是其中的一個(gè)囚犯，隱藏進(jìn)偽造的消息，傳遞給