图像隐写技术简介(理论版)

目录

1.加密与隐写

加密技术与隐写术:
加密与隐写是信息保护最常用的手段之一。
加密中被保留的是加密文件,而隐写术中被保留的是秘密的存在载体,因此有学者认为隐写术比密码学更加安全。

2.隐写术的分类

隐写术的分类:
根据隐写操作载体的不同分为:
文本隐写术、
图像隐写术(最常见的技术:空间域、变换域、扩频、拼合等。图像域或者变换域内工作)、
音频隐写术(LSB编码,奇偶校验码、相位编码、扩频、回声隐藏)、
视频隐写术、
协议隐写术(TCP/IP网络协议被作为信息隐藏载体,秘密信息被隐藏在TCP/IP数据包头中)。
下图是隐写术分类图:
隐写术分类图

3. 图像隐写术中常见术语


常见术语:
封面图像(载体图像);
隐藏图像(嵌入原始信息之后产生的图像);
信息(需要嵌入的文本,或者图像,密码等);
隐藏密钥(起着嵌入与提取封面信息的密钥)。

下图是图像隐写示意图(其中载体是图像,隐写信息可以是文本、图像、视频、音频等)
在这里插入图片描述

4. 已有的隐写方案与隐写术构造思路:


LSB隐写算法:
LSB全称为 Least Significant Bit(最低有效位),是一种常被用做图片隐写的算法(在CTF中经常见到她的身影)。LSB属于空域算法中的一种,是将信息嵌入到图像点中像素位的最低位,以保证嵌入的信息是不可见的,但是由于使用了图像不重要的像素位,算法的鲁棒性差,水印信息很容易为滤波、图像量化、几何变形的操作破坏。
常见组合方案:
RSA算法对数据加密,LSB算法进行数据嵌入。
BlowFish算法加密,LSB算法进行数据嵌入。
MAES(修改后的AES算法)+LSB算法。
Huffman加密+LSB(分成4个片段) 。
Hash+Canny边缘检测(文本数据隐藏在图像中)。
RSA加密解密+DiffieHellman算法(选定像素位置嵌入)。
RSA+增强LSB算法(增强LSB算法更好)。
AES+二维Harr离散小波变换(2-D HDWT)
阿诺德猫图(ACM)+倒置LSB。
AES+LSB+DCT(离散余弦变换)。
双异或(XOR)+LSB。

5. 常见的隐写技术(手段)


常见的隐写技术(手段):
空间域:LSB,最小有效位变换。
安全性不高,隐写信息容易被压缩而丢失,信息直接隐写在像素强度中;
频域:离散余弦变换DCT、离散小波变换DWT、离散傅里叶变换DFT。
安全性好,隐蔽性强,信息无损失):信息不是直接以像素强度隐藏在图像中,而是隐藏在像素系数中,常见图像格式是JPEG。

操作方法:扩频、拼凑、扭曲、屏蔽、过滤。
扩频:将秘密信息均匀分布在图像载体上(为了抵抗统计攻击)。
拼凑:利用冗余模式编码的统计方法(秘密信息通过冗余嵌入增加鲁棒性)。
扭曲(失真):用来在信号失真中存储嵌入式信息。
屏蔽与过滤:通过标记图像来隐藏信息,与水印技术相似。

常见隐写术
空间域中隐写术
最小有效位LSB
位图(BMP文件)中的LSB
图形交换格式(GIF文件)中的LSB
变换域(频域)中的图像隐写术
离散余弦变换DCT。
离散小波变换DWT。
离散傅里叶变换DFT。

6. 评价指标

隐写术的评价指标:
隐蔽性:至少因不被人眼发现。
有效隐写量:能隐藏多少数据。
统计攻击健壮性:要能抵抗统计分析攻击。
图像处理的稳定性:如裁剪图像/旋转图像情况下能否稳定。
独立的文件格式: 最强大的隐写算法可在任何格式图像文件中隐写信息。

结束语


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隐写术的隐写量、隐蔽性与鲁棒性不可兼得,此消彼长。此所谓,天之道,损有余而补不足。追求了A,定要失去B,与病毒的致死率、传染性、变异性一样,是一个不可兼得的三角法则。

所以中国一定能走出新型冠状病毒的影响,世界终究归于祥和。

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