第四章 电子图章与数字水印技术的研究

《第四章 电子图章与数字水印技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章电子图章与数字水印技术的研究互联网为电子政务和电子商务的开展提供了舞台，对于电子政务来说，无纸化是必然的趁势。如果没有“电子印章”，电子公文的接受者不但无法确定自己收到文件的真实性，而且，也不能保证文件内容在网络传输中是否因为技术或者人为的因素发生变化。网上交易作业的安全性是不能回避的问题。交易主体的身份被盗用、传输的电子文件被篡改等等，都是电子商务和电子政务顺利开展的严重障碍。“电子印章”本身在计算机内部是以数字图像的形式存在的，由于数字图像的存在容易复制、修改等特点，所以如何保证“电子印章”的合法性、安全性就是电子公文系统中

2、必须要解决的问题。另一方面随着以微电子技术为代表的信息产业的飞速发展，多媒体、计算机网络、个人移动通信技术等进入寻常百姓家，数字化已深入人心，以Internet为先锋的网络化浪潮更是席卷全球。据统计，人们在日常生活中通过感觉器官收集到的各种信息中，最主要的是视觉信息。那么，在数字化生活中，数字图像就成为人们所感知的最主要的信息形式。应此研究数字水印技术从各个角度来看都意义重大。数字图像可分为静止图像和动态图像两种，后者一般称为视频图像。视频图像的每一帧均可看作是一幅静止图像，但是这些静止图像之间并不是相互孤立的，而是存在时间轴上的相关

3、性。静止图像是像素（Pixel）的集合，相邻像素点所对应的实际距离称为图像的空间分辨率。根据像素颜色信息的不同，数字图像可分为二值图像、灰度图像以及彩色图像。数字图像的最终感受者是人的眼睛，人眼感受到的两幅质量非常相同的数字图像的像素值可能存在很大的差别。这样，依赖于人的视觉系统（HumanVisualSystem，HVS）的不完善性，就为数字图像的失真压缩和信息隐藏提供了非常巨大的施展空间。信息隐藏与信息加密是不尽相同的，信息加密是隐藏信息的内容，而信息隐藏是隐藏信息的存在性，信息隐藏比信息加密更为安全，因为它不容易引起攻击者的注意

4、。4.1静止数字图像的信息隐藏技术简介4.1.1信息隐藏简介信息隐藏的发展历史可以一直追溯到“匿形术（Steganography）”的使用。”匿形术”一词来源于古希腊文中”隐藏的”和”图形”两个词语的组合。虽然“匿形术”与“密码术（Cryptography）”都是致力于信息的保密技术，但是，两者的设计思想却完全不同。“密码术”主要通过设计加密技术，使保密信息不可读，但是对于非授权者来讲，虽然他无法获知保密信息的具体内容，却能意识到保密信息的存在。而“匿形术”则致力于通过设计精妙的方法，使得非授权者根本无从得知保密信息的存在与否。相对于

5、现代密码学来讲，信息隐藏的最大优势在于它并不限制对主信号的存取和访问，而是致力于签字信号的安全保密性。信息隐藏（InformationHiding），也称作数据隐藏（DataHiding），或称作数字水印（DigitalWatermarking）。简单来讲，信息隐藏是指将某一信号（一般称之为签字信号，SignatureSignal）嵌入（embedding）另一信号（一般称之为主信号，HostSignal，或称之为掩护媒体，cover-media）的过程，掩护媒体经嵌入信息后变成一个伪装媒体（stegano-media）。这一嵌入过程

6、需要满足下列条件：l签字信号的不可感知性（Imperceptibility）。换句话讲，签字信号嵌入后，主信号的感知特性没有明显的改变，签字信号被主信号“隐藏”了起来。l签字信号的鲁棒性（Robustness）。签字信号对主信号的各种失真变换，如失真信号压缩、仿射变换、加噪、A/D或D/A转换等，以及各种恶意性攻击（MaliciousAttack），都应体现出一定的鲁棒性。除非主信号的感知特性被明显的破坏，签字信号将很难被去除。l一般来讲，签字信号的嵌入不增加主信号的存储空间和传输带宽。也就是说，签字信号嵌入后，“表面”上很难觉察到信

7、息的改变。4.1.2信息隐藏算法的基本框架以下部分给出了基于正交变换的信息隐藏算法的基本框架，包括嵌入过程和提取过程两部分，分别如图4.1和图4.2所示。l水印嵌入算法（基于变化域的信息隐藏嵌入算法）：1、对原始主信号作正交变换；2、对原始主信号作感知分析；3、在步骤（2）的基础上，基于事先给定的关键字，在变换域上将签字信号嵌入主信号，得到带有隐藏信息的主信号。图4.1信息隐藏算法的嵌入过程l水印提取算法（基于变化域的信息隐藏检测算法）1、对原始主信号作感知分析；2、在步骤（1）的基础上，基于事先给定的关键字，在变换域上将原始主信号和

8、可能带有隐藏信息的主信号作对比，判断是否存在签字信号。图4.2信息隐藏算法的提取过程4.1.3信息隐藏的关键技术信息隐藏技术的关键在于如何处理签字信号的鲁棒性、不可感知性、以及所嵌入的数据量这三者之间的关系。判断信息隐藏