数字水印

1. 信息加密和信息隐藏

  信息加密：利用密钥把信息变换成密文；隐藏秘密信息的内容，但未隐藏其存在。

  信息隐藏：确保宿主信息中隐藏的秘密信息不被改变或消除，从而在必要的时候提供有效的证明信息；信息伪装掩盖通信的存在。

2. 稳健水印和易损水印

  稳健水印：

  （1）不可感知性

  （2）稳健性：宿主信号经过处理后，水印仍然具有可检测性

  （3）正确解决所有权死锁问题：水印用来作为所有权证明时，应能给判断者提供惟一的证据

  （4）秘密性

  （5）算法计算复杂性低

  易损水印：

  （1）不可感知性

  （2）半易损特性：对某些特定的攻击（恶意篡改、剪裁）敏感，且能够被检测受篡改的区域。对一些常见的信息处理（数据压缩、噪声干扰）具有一定的稳健性

  （3）算法计算复杂度低

系数的选择：

  （1）选择某些感觉上最重要的系数。感觉上重要的分量是信号的主要成分(低频)，有利于稳健性。

  （2）依据宿主信号的尺寸,选择某些位于固定频带的系数。高频系数,不可感知性易满足,但是稳健性差。折中的方法是选择中频系数。

  （3）频域跳频。采用密钥来控制变换系数的选择。通常所选系数不连续,优点是可以保证隐藏信息的变换系数的位置的秘密性，提高抗恶意攻击的能力。

  变换域信息隐藏方法的主要步骤：

  （1）应用DCT、DFT等方法将原始宿主信号变换到频域空间

  （2）在变换域中选择n个系数来改变以隐藏信息

  （3）产生一个伪随机序列，用于调制隐藏的信息以增强隐藏信息的秘密性和抗统计能力

  （4）根据一定的规则或公式改变n个变换系数

  （5）进行反变换以得到掩密信号

  [注]改变的是函数值（强度），不改变自变量（频率）。

1. 彩色图像水印的隐藏方法

  1.1 针对彩色图像实现替换LSB的方法：

  （1）把彩色图像的RGB分量分别做黑白图像处理。即在RGB分量上分别进行LSB替换。

  （2）对彩色图像做坐标变换：如RGB -->YUV（YUV分别代表亮度、色度、色饱和度），将Y分量作为黑白图像处理，仅用Y分量来隐藏数据。

  1.2 早期

  将RGB分量看成3个互不相关的灰度图像，水印分别嵌入这3个分量。3个分量的独立处理可能会带来色度的变化，从而不满足不可见性。

  1.3 更合适的处理

  YUV方法的优点：水印能量可以扩散到RGB分量中，从而避免出现色度的明显变化。 

  2. 稳健水印的要求

  带有水印的媒体信号在传输和传播过程中可能遭遇的处理、噪声干扰和人为攻击。

  水印的稳健性应该满足的要求：

  （1）抗信号处理的稳健性：有损数据压缩、滤波、格式转换

  （2）编辑和剪裁：图像的空间几何裁剪、Mosaic攻击等

  （3）仿射变换和几何失真：尺度拉伸、旋转

  （4）噪声干扰

  （5）多重水印：后续嵌入水印是否会破坏先前水印

  （6）恶意攻击

3. 常见攻击对水印的影响

  3种水印的破坏效果：

  （1）改变水印信号各分量的幅度，破坏水印的存在：低通滤波、噪声干扰、数据压缩、抽样和量化

  （2）破坏水印的结构，从而导致水印检测失效：同步性、仿射变换、几何攻击、剪裁

  （3）造成水印的二义性：多重水印