第四章 音频信息隐藏.pptVIP

第四章 音频信息隐藏 * 4.1 WAV音频的LSB信息隐藏 【实验目的】 【实验环境】 【原理简介】 【实验步骤】 【思考题】 * 【实验目的】 了解WAV文件格式，掌握利用WAV格式音频文件实现LSB信息隐藏原理，设计并实现一种基于WAV文件的LSB信息隐藏算法。了解归一化相关系数NC的原理，利用NC对水印图像和提取图像水印进行比较。 * 【实验环境】 (1) WindowsXP或Vista以上操作系统 (2) MATLAB7.1科学计算软件 (3) wav格式音频文件 * 【原理简介】 WAV是Microsoft Windows本身提供的音频格式，该格式通常都保存一些没有压缩的音频。对于数字音频，其最低比特位或者最低几个比特位的改变，对于整个声音没有明显的影响，因此替换掉这些不重要的部分，可以隐藏秘密信息。 * 如果在音频信号中嵌入的水印为图像，则来定义评价提取的水印与原始水印的相似性，可采用归一化相关系数（NC）作为评价标准，其定义为 其中，W为原始水印， 为提取的水印，它们的大小为 。 * 【实验步骤】 （1）随机水印 隐藏算法 随机水印提取 （2）图像水印 图像水印隐藏 图像水印提取 （3）计算NC * （1）随机水印 进行LSB嵌入之后，首先对LSB嵌入前后的音频文件进行听觉上的区分，二者靠人耳听不出任何差别，如下图： * （2）图像水印 1.图像水印隐藏 水印信息为二值图像lena1.bmp，图像的大小为200*200，共40000个像素，载体是音频，从音频中截取40000个字节，每个字节中隐藏一个比特。 2.图像水印提取 在实践过程中，含有水印信息的音频信号从编码到解码之间可能有很多传播途径，主要有以下的四种方式： * 声音文件从一台机器拷贝到另外一台机器，其中没有任何形式的改变。编码方和解码方的采样率完全相同； 第二种情形是信号仍然保持数字的形式，但是采样率发生变化。这一变化保持大多数信号的幅值和相位值，但是改变了信号的时域特征； 第三种情况是信号被转换成为模拟形式，通过模拟形式传送，在终端被重新采样。在此过程中信号的幅值、量化方式和时域采样都得不到保持，这种情况下信号的相位值可以得到保持； * 第四种情形是信号在空气中传播，经过麦克重新采样。此时信号受到未知的非线性改变，会导致相位变化、幅值变化、不同频率成分的漂移和产生回声等； 当某一段音频文件嵌入水印后以某种方式传播，到达终端的时候会发生一些变化。提取水印后和原始水印进行比较，采用归一化函数计算提取的水印信息和原始水印信息之间的差别。 * (3)计算NC 图像水印提取后和原始水印进行归一化比较。在本例中，携密音频未发生任何变化，也就是说未对携密音频进行任何形式的攻击。因此提取出来的水印信息和原始的水印信息完全相同，归一化函数的值为1。 * 【思考题】 1.将某个二值图像利用LSB算法嵌入到语音载体中，将语音载体添加高斯噪声，添加高斯噪声后将水印信息提取，使用归一化函数计算提取的水印信息和原始水印信息之间的差别。 2.LSB方式信息隐藏算法鲁棒性较差，为加大水印攻击的难度，可采用一段伪随机序列来控制水印的嵌入位置。伪随机序列可由伪随机序列发生器来产生，不同的初始值产生不同的伪随机序列。这样收发两方只需要秘密地传送一个初始值（也就是密钥），就可得到一个相同的伪随机序列而不需要传送整个的伪随机序列。 * 3.LSB信息隐藏替换技术可分为五种处理情况： 秘密信息在最低位平面连续嵌入至结束，余下部分不作任何处理，比较典型的软件是MandelSteg； 秘密信息在最低位平面连续嵌入至结束，余下部分随机化处理（也称沙化处理），比较典型的软件是PGMStealth； 秘密信息在最低位平面和次底位平面连续嵌入，同时嵌入到最低位平面和次底位平面； * 秘密信息在最低位平面嵌入，等最低位平面完全潜入后，再开始嵌入到次底位平面； 秘密信息在最低位平面随机嵌入； 不同的嵌入方式，隐藏的信息容量不同，而且这几种算法鲁棒性差别也比较大。可自行设计实现这几种基于音频的LSB隐藏。 * 4.2 回声信息隐藏 【实验目的】 【实验环境】 【原理简介】 【实验步骤】 * 【实验目的】 回声隐藏利用人耳听觉系统的时域掩蔽特性，在载体数据的环境特性（回声）中嵌入水印信息。掌握语音的回声隐藏算法原理，设计并实现一种回声隐藏算法。 * 【实验环境】 (1) WindowsXP或Vista操作系统 (2) MATLAB7.1科学计算软件 (3) 音频文件 * 【原理简介】 音频信号和经过回声隐藏的携密数据对于人耳来说，前者就像是从耳机中听到的声音，没有回声。而后者就像是从扬声器里听到的声音，有所处空间诸如墙壁、家具等物体产生的回声。回声隐