第8章 现代编码技术.pptVIP

8.4多媒体信息伪装随着信息安全重要性的不断升级，信息安全领域内“攻”与“守”之间的对抗也越来越激烈。新思想不断涌现，新方法不断诞生。信息伪装就是最近“热起来”的一种信息安全新手段。第62页，共100页，星期日，2025年，2月5日加密是保证“黑客”无法读取机要信息的最重要手段，但是，加密却有助于“黑客”阻止合法接收者读取机要信息，因为，“黑客”可以稳、准、狠地破坏被加密的机要信息。信息伪装可以在很大程度上弥补加密的这种缺点。实际上，机要信息经过巧妙的伪装之后，可以麻痹“黑客”，使“黑客”感觉不到机要信息的存在，当然“黑客”就无法读取或破坏这些机要信息了，从而达到保护信息安全的目的。第63页，共100页，星期日，2025年，2月5日信息伪装是一门既古老又年轻的学科。说它古老，是因为早在远古时代就有人将机要信息写在信使的光头上，然后等头发长出来掩蔽这些机要信息的存在，最后信使到达接收者处后将头发再次剃光就得到了机要信息。至于古今中外的间谍们所使用的包括不可见墨水、缩微术、暗语等等间谍技术更是典型的信息伪装手段。随着数字化技术的迅速发展，形形色色的数字化伪装手段和技术变得越来越成熟，有些已经进入实用阶段。第64页，共100页，星期日，2025年，2月5日8.4.1信息隐藏信息隐藏是把机密信息隐藏在大量信息中不让对手发觉的一种方法。信息隐藏是信息伪装的主体，以至于人们经常将信息隐藏与信息伪装视为同一回事。形象地说，信息隐藏实际上就是将机密信息隐藏在普通的信息之中而不露破绽。根据隐藏信息的载体不同，可以分为在图像、视频、声音、文本等中的信息隐藏，所隐藏的信息也可以是以上各种形式，只是在隐藏时都将它们视为比特流来处理。第65页，共100页，星期日，2025年，2月5日信息隐藏的基本原理是利用了人类感官系统对某些细节的不敏感性，对载体做某些微小变动，而不引起观察者的怀疑。而不同的载体又有不同的特点，如图像和视频信息隐藏利用了人的视觉特性，而对静止图像和视频，视觉的不敏感性又有所不同。声音信号的隐藏利用了人耳的听觉特性。因此，在不同载体中的信息隐藏有其不同的特点。第66页，共100页，星期日，2025年，2月5日信息隐藏的主要方法包括在时间域、空间域、变换域的隐藏，另外还有基于文件格式和载体生成技术的隐藏。目前研究得最多和最深入的是在静止图像中的隐藏，一方面是由于图像具有较大的冗余空间来隐藏信息，另一方面图像处理工具较多且隐藏效果很直观。第67页，共100页，星期日，2025年，2月5日在图像中信息隐藏的方法主要有：位平面替换、基于调色板的隐藏、DCT域隐藏、小波域隐藏、图像变形技术等，另外还有基于视觉掩蔽效应的隐藏。以位平面为代表的空间域信息隐藏技术具有容量大、处理简单的优点，但隐藏信息抵抗各种处理(如滤波、压缩等)的能力比较弱。而以DCT域隐藏为代表的基于变换域隐藏的特点是，隐藏信息的安全性比较强，能够抵抗各种压缩处理，但隐藏的数据容量有限。第68页，共100页，星期日，2025年，2月5日视频信号可以看成是由一帧帧静止图像组成的视频流。这样的原始视频流的数据量很大，因此一般都是以视频压缩的方式来保存。视频的信息隐藏一般分为三种。第一种是在原始视频流中隐藏信息，可以直接使用静止图像的隐藏算法，但是处理的数据量很大，并且抵抗压缩的能力较弱。第二种是在MPEG2视频压缩算法中嵌入隐藏算法，在压缩的同时进行信息隐藏。第三种是在压缩后的视频信号中进行隐藏，这类算法对视频质量影响不大，稳健性好，但是可以隐藏的数据量不大。第69页，共100页，星期日，2025年，2月5日声音信号中的信息隐藏又不同于图像和视频。声音信号的特点是，采样的低电平对听觉影响较大，并且采样点间具有相关性，并且还可以利用人耳对某些声音频段的不敏感性以及对相位的不敏感性来进行信息的隐藏。在声音中的信息隐藏算法主要包括在时域、频域和压缩域中的信息隐藏。具体来讲有在时域中的回声隐藏,在DFT中的相位隐藏,在DWT中的频域隐藏,还有利用听觉掩蔽效应的弱音隐藏等算法。第70页，共100页，星期日，2025年，2月5日为了对图像数据建模，一般要求对输入图像要有某些先验知识。目前研究最多、进展最快的是针对可视电话应用中的图像序列编码，这类应用中的图像大多为人的头肩像。实质上此时的编码器是一个特征检测器，译码器是一个三维显示程序。基于模型的图像编码方法利用先验模型来抽取图像中的主要信息，并