信息隐藏技术在图片传输中的应用研究

２０１２年１月　

第ｌ８卷第１期　湖北成人教育学院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＨｕＢｅｉ　Ａｄｕｌｔ　ＥｄｕｃａｔｉＯｉｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｊａｎ，２　０　１　２　

Ｖｏ１．１８　Ｎ　Ｏ．１　

基于数字水印的图像信息隐藏技术　

吴加富，成艳真　

（济源职业技术学院，河南济源，４５９０００）　

【摘要】随着网络和多媒体技术的发展，数字图像信息隐藏已成为信息隐藏领域中的热点研究课题，本文先研究了　

目前信息隐藏与数字水印领域的问题和技术理论，然后针对图像数字水印的常用算法做了较为深刻的分析，并对空域和　

变换域两种信息隐藏数字水印技术进行了比较。　

［关键词】信息隐藏；数字水印　

［中图分类号］ｒｐ８９１．４１　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１６７３－－３８７８（２０ｌ２）Ｏ１—＿ｏ１５２—０２　

随着科技的发展和进步，现代数字技术的发展把人们　带进了一个崭新的世界，网络的快速发展、个人计算机和　各种存储设备的普遍应用极大的方便了信息的存储和传　

播，存放在服务器上的文档、图片、音乐等各种资料可以从　世界的每一个角落方便地下载，一份电子邮件可以在瞬息　

间传遍全球。计算机网络所提供的多媒体通信的强大功　

能的确为人们的生活提供了极大地便利，同时，也引入了　

一些潜在的风险，它们很容易被修改。数字产品的信息安　全问题以及版权问题已成为日益严重的社会问题。为了　

保护信息的安全和版权，确保网上信息活动的正常进行，　

人们开始研究信息隐藏技术。信息隐藏是指在图像、音　

频、视频等数字媒体信号中嵌入不可察觉的隐蔽数据，把　

机密信息隐藏在大量信息中不让对手发觉的一种方法。　

典型技术是保护数字媒体知识产权的数字水印，它是将一　些标识信息（即数字水印）直接嵌入数字载体（包括文档、　

图片、音乐等）当中，不影响原载体的使用价值，也不容易　

被人的知觉系统（如视觉或听觉系统）觉察或注意到，但　

可以被生产方识别和辨认。通过这些隐藏在载体中的信　

息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者　判断载体是否被篡改等目的，它将在未来网络中保护信息　

２００７年第１２期　福建　电脑　６３　浅谈图像中的信息隐藏技术　吕秀鉴．贾永胜　（石家庄职业技术学院计算机系河北石家庄０５００８１）　【摘要】：随着互联网的发展，各种信息的数字化趋势，使用者可以大量地、毫无限制地复制、更改资料，而资料所有者　的著作权受到很大的威胁．信息隐藏技术正在被用于解决这项严肃的课题。本文在介绍信息隐藏相关概念的基础上，提供了　两种在图像中隐藏信息的技术．并加以比较。　【关键词】：信息隐藏，图像，嵌入　正文：　信息隐藏是一门非常古老的科学　早期的许多传统隐藏技　术．都是将信息隐藏在文章中．由于在嵌入信息时需要相当程度　的词汇和语义等素养．所以通常无法隐藏大量信息，且难度较　大。近年来。随着电子计算机技术的进步，传统秘密通信方式也　发生了重大变革。图像、音频、视频等数字媒体的信息量大，通过　计算机的处理，我们可以轻易的将人类感官系统所无法察觉的　细微变化分析出来．克服传统信息隐藏技术所面临无法传递大　量资料的困境　许多将信息隐藏于各种数字媒体的相关软件被　陆续开发出来．在电脑的帮助下．使用者可以轻易地将信息大量　隐藏于各种数字媒体之中。从此，使用者不再局限于特定的情报　或军事单位．一般的商业或个人通讯都可利用这项技术来加强　对通讯资料的保护。　所谓信息隐藏，就是将信息隐藏于另一份媒体之中，通常我　们称这个媒体为掩护媒体ｃｏｖｅｒ－ｍｅｄｉａ）．隐藏的动作称为嵌入　（ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ），掩护媒体经嵌入信息后变成一份伪装媒体（ｓｔｅｇ０一　ｍｅｄｉａ）。所以信息隐藏就是将信息本身的存在性（ｅｘｉｓｔｅｎｅｅ）隐藏　起来．让人察觉不到。发展信息隐藏技术之目的，并不是取代加　解密技术，而是对通讯提供另一层次的保护。所以信息在嵌入到　掩护媒体之前，最好先经过加密。这样做的好处是，除了可以保　护机密信息外．更重要的是可以增加嵌入行为的不可侦测性　（ｉｎｄｅｆｅｃｔｉｂｉｈｔｙ），这也是这门技术的一项主要需求。　信息隐藏用途广泛，在秘密通讯领域中的应用由来已久：用　来保护著作权、知识产权时，就是所谓的数字水印技术；还可用　来对信号进行错误检测。以提高信息传输时的质量。信息隐藏也　因其用途不同而有不同的要求：最基本的要求是隐藏的信息不　容易被人的感官所察觉（ｉｍｐｅｒｃｅｐｔｉｂｉｌｉＬｖ１，对应于各种应用的要　求程度也有所不同．数字水印在这方面的要求就高于秘密通讯：　数字水印与秘密通讯在强韧￣（ｒｏｂｕｓｔＩｌｅｓｓ）方面对经过裁减滤波　器压缩等各种图像处理后．仍能提取出隐藏的信息有较高的要　求：至于安全性（ｓｅｃｕｒｉｔｙ）￣ｌＵ是秘密通讯最为重要的考虑因素。　图像中的信息隐藏有许多种不同的方法．根据隐藏时所处　理的定义域来说，可以分为空间域（ｓｐａｔｉａｌ　ｄｏｍａｉｎ），直接处理像　素值（ｐｉｘｅ１），与频率域ｆｉｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｏｍａｉｎ），处理经过快速傅立叶变　换　ｎ１、离散余弦变换ｆＤＣ　或离散小波变换ｆＩ）Ｗｎ后得到的系　数。　信息隐藏的方法．最简单的一种是修改数值或系数的最后　一个位：￣（Ｌｅａｓｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｂｉｔ）：将数值以二进制表示后．将所要　隐藏的信息写入最后一个位元　在空间域中隐藏信息通常使用　此法．因为空间域中的像素值无法做大幅度的改动一极易被人　眼所察觉．若采用此法方能兼顾不可见度与隐藏的信息量。但也　由于是极小的更改．抗压缩与其他图像处理的强韧性不可能太　好．这是此方法的缺点　因此技术人员又推出新的机制．使用密钥（ｋｅｙ）来控制信息　的隐藏：以隐藏信息和密钥决定原图必须修改的位置与方式。间　接地隐藏信息　对于隐藏信息作预先处理．以伪随机（ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ）、扩频　ｆｓｐｒｅａｄ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ）等程序，再加以隐藏，能使信息更隐密，提升安　全性。若使用错误更正码．则能增加信息的正确性，但是所能加　入的信息量相对地必须减少。以下介绍两种方法，并做简单的比　较。　方法一：Ｒｏｂｕｓｔ　Ｄａｔａ　Ｈｉｄｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｉｍａｇｅｓ　首先将原图经过小波变换ｆＩ）Ｗｎ；欲隐藏的图片信息（此处　也可以是其他形式的信息１分成２ｘ２的区块，以搭配ＢＣＨ编码，　并且使用量化演算法的向量量化．以最小失真规则找出对应的　码向量．得到代表信息的索引，将索引以ＢＣＨ编码），乘上ｄ之　后与ＤｗＴ分组后的系数相加：最后做反离散小波变换ｆＩＤＷｎ，　信息成功地隐藏至影像中　ｄ控制隐藏信息所要加入的强度。原　图ＤＷＴ系数可依需求不同使用不同的分组方式．若使用频率来　分组可以考虑人眼视觉系统以增加隐藏信息的不可见度．或者　使用密钥来记录分组的方式能提高资讯的隐密性。　方法一编码器／嵌入隐藏信息流程图　解码的部分．分别将原图以及含有隐藏信息的图做离散小　波变换．除以编码时乘上的ｄ．作ＢＣＨ解码得到索引后查量化　时使用的码表，得到当初隐藏的信息。　７Ｙ￣－－Ｓｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｔｅｇａｎｏｇｒａｐｈｙ　这个方法特色在于对要隐藏的信息作了很多处理．首先用　第一组密钥将信息加密，经过错误更正编码．再与使用第二组密　钥产生的伪噪声调制．第三组密钥则用来在调制后的数列中插　入空白．最后加入原图中，最后经过量化得到含有隐藏信息的图　片。　方法二编码器，嵌入隐藏信息流程图　上述的两个方法分别是在频率域上及空间域上运作．根据　使用者的需求来决定该使用那种算法是个很重要的问题．方法　一使用小波变换、量化、编码等步骤，花费的运算成本明显大于　方法二．但其隐藏的信息量及原本图像和藏有信息的图像差异　性都说明方法一虽然较为费时．但其效果是优于方法二的．另一　方面虽然方法二对于隐藏信息作了许多保护．但因为直接处理　空间域的像素值，其经过压缩后的强韧性仍不及方法一。综合上　述两点可知．图像中的信息隐藏选择频率域来作处理较为适宜。　信息隐藏技术虽然取得了不少研究成果．但大多应用仍处　于起步阶段．系统的抵抗攻击能力还很弱．安全性受到很大的挑　战，距离实用化还有一定的距离。目前，为了提高信息的隐密性，　算法的设计越来越复杂．如何兼顾系统运算量、（下转第６５页）

信息影藏的原理及应用

信息隐藏是一种广泛应用于信息安全领域的技术，其原理是将一些隐秘的信息嵌入到一些看似普通的载体中，从而达到保密和隐蔽的效果。信息隐藏技术有着广泛的应用领域，包括数字水印、隐写术、隐蔽通信等，对于保护机密信息或者防止信息被恶意篡改有着重要的意义。

信息隐藏技术的原理主要是通过利用载体的一些特定特征，如图像的像素值、音频的频谱等，将需要隐藏的信息嵌入到这些特定特征中。常见的信息隐藏技术有数字水印和隐写术。

数字水印技术是一种将特定信息嵌入到数字载体中的技术，常见的数字载体包括图像、音频、视频等。数字水印可以分为可见水印和不可见水印两种。可见水印是指嵌入到载体中的信息对人眼是可见的，而不可见水印则是指嵌入到载体中的信息对人眼是不可见的。数字水印技术的原理是通过对载体进行一些变换或者嵌入一些特定的模式，从而将需要隐藏的信息嵌入到载体中。数字水印技术有着广泛的应用，包括版权保护、身份认证、信息追踪等领域。

隐写术是一种将秘密信息隐藏在看似普通的载体中的技术，其原理是通过对载体进行一些修改或者嵌入一些特定的模式，从而将需要隐藏的信息嵌入到载体中。隐写术可以分为图片隐写、文本隐写、音频隐写等。隐写术技术有着很广泛的应用，包括情报领域的隐蔽通信、网络安全领域的隐蔽传输等。

信息隐藏技术在实际应用中有着广泛的应用，其中最常见的就是数字水印技术。数字水印技术可以用于版权保护，通过在数字媒体中嵌入特定的标识符，可以对数字媒体的版权进行保护，一旦有人对数字媒体进行了盗版或者篡改，就可以通过数字水印来追踪盗版者。此外，数字水印技术还可以用于身份认证，通过在id件或者证件照中嵌入特定的标识符，可以防止id件的篡改和伪造。另外，数字水印技术还可以用于信息追踪，通过在一些重要文件中嵌入特定的标识符，可以对文件的使用和传播进行追踪。

除了数字水印技术，隐写术技术也有着广泛的应用。在情报和军事领域，隐写术技术可以用于隐蔽通信，通过将秘密信息嵌入到普通的通信载体中，可以保护通信的安全，并且不易被敌方发现。在网络安全领域，隐写术技术可以用于隐蔽传输，通过将敏感信息嵌入到普通的网络传输中，可以防止信息被窃取和篡改。

信息隐藏技术是当今数字时代中的一项重要技术，它可以在通信中隐藏信息，保护个人隐私，实现匿名通信。本文将从技术原理、应用案例和前景展望三个方面来论述如何利用信息隐藏技术进行匿名通信。

一、技术原理

信息隐藏技术是通过在载体中嵌入或隐藏数据，使得该数据对于普通观察者是难以察觉的一种技术。具体来说，常用的技术手段包括隐写术、水印技术和数据压缩技术。

隐写术是一种利用媒体文件（如图片、音频、视频）中存在的冗余信息容量，将要隐藏的数据嵌入其中的技术。通过采用不同的隐写算法，可以实现不同程度的数据隐藏，从而保证匿名通信的安全性。

水印技术是一种将隐藏数据嵌入到数字媒体中的技术。与隐写术不同的是，水印技术更加注重对媒体的内容进行保护和追踪。通过在媒体文件中添加可见或不可见的水印，可以保护媒体的版权，并对数据进行溯源追踪，确保匿名通信的真实性和可信度。

数据压缩技术是一种利用媒体文件的冗余信息进行压缩，从而增加可嵌入的隐藏数据容量的技术。通过压缩算法的优化，可以减小媒体文件的大小，从而更加高效地实现匿名通信。

二、应用案例

信息隐藏技术在匿名通信中有着广泛的应用。以下是两个典型案例： 1. 在网络隐私保护中，信息隐藏技术可以用于在传输过程中隐藏用户的身份信息。通过将用户的身份信息嵌入到传输的媒体文件中，可以有效地保护用户的隐私，降低被恶意用户跟踪的风险。

2. 在社交媒体平台中，信息隐藏技术可以用于对用户发布的内容进行隐写水印嵌入。通过在用户上传的图片中嵌入不可见的水印，可以对图片进行版权保护，并且在图片被恶意传播后能够追踪到被上传者的信息，保护用户的权益。

三、前景展望

随着网络技术的发展和信息传输量的不断增加，匿名通信的需求也越来越迫切。信息隐藏技术在未来有着广阔的应用前景。

首先，信息隐藏技术可以在即时通信软件中加强用户的隐私保护。通过将用户的身份信息隐藏在通讯内容之中，可以避免用户在使用即时通信软件时暴露个人信息，保护用户的隐私。