信息隐藏技术信息隐藏技术 (10).ppt

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1、信息隐藏技术信息隐藏技术第二第二章：基于数字图像章：基于数字图像的信息隐藏区域的信息隐藏区域2.1 2.1 基于基于数字图像能量特性的信息隐藏数字图像能量特性的信息隐藏区域区域2.1.3 2.1.3 颜色颜色空间在信息隐藏技术中的应用空间在信息隐藏技术中的应用2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用n（1）颜色空间）颜色空间概述概述为为了了使使各各种种颜颜色色表表示示能能够够按按照照一一定定的的排排列列次次序序容容纳纳在在一一个个空空间间内内，数数字字图图像像理理论论将将n维维坐坐标标轴轴与与颜颜色色的的n个个独独立立参参数数对对应应起起来来，使使每每一一个个颜

2、颜色色都都有一个对应的有一个对应的n维空间位置维空间位置。反反过过来来，在在n维维空空间间中中的的任任何何一一点点都都代代表表一一个个特特定定的的颜颜色色，将将这这个个n维维空空间称为颜色空间，现有颜色空间多以间称为颜色空间，现有颜色空间多以3维空间进行表示维空间进行表示。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用n（1）颜色空间）颜色空间概述概述颜颜色色空空间间按按照照基基本本结结构构可可以以分分两两大大类类：基基色色颜颜色色空空间间和和色色、亮亮分分离离颜颜色色空间空间。下是。下是对现有的主要颜色空间分类进行总结。对现有的主要颜色空间分类进行总结。2.1.3

3、颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nRGB颜颜色色空空间间：自自然然界界中中所所有有的的颜颜色色都都可可以以用用红红、绿绿、蓝蓝（RGB，Red Green Blue）这这三三种种颜颜色色波波长长的的不不同同强强度度组组合合而而得得，这这就就是是人人们们常说的三原色原理常说的三原色原理。n在在数数字字图图像像中中，对对RGB三三基基色色各各进进行行8位位编编码码就就构构成成了了大大约约16.7万万种种颜颜色色，这这就就是是我我们们常常说说的的真真彩彩色色。下下图图是是基基于于RGB颜颜色色空空间间的的Lena颜色分量分离示意图。颜色分量分离示意图。2.1.3 颜色空间

4、在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nCMY颜颜色色空空间间：源源自自RGB颜颜色色空空间间，把把红红、绿绿、蓝蓝三三种种基基色色交交互互重重叠叠就就产产生生了了次次混混合合色色：青青（Cyan）、洋洋红红（Magenta）、黄黄（Yellow）。nCMY颜颜色色空空间间广广泛泛应应用用于于印印刷刷工工业业，下下图图是是CMY颜颜色色空空间间的的Peppers颜色分量分离示意图。颜色分量分离示意图。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nCMY颜颜色色空空间间。广广泛泛应应用用于于印印刷刷工工业业，但但在在实实际际印印刷刷中中，一一般般采采用用

5、青青（C）、品品（M）、黄黄（Y）、黑黑（BK）四四色色印印刷刷，在在印印刷刷的的中中间间调调至至暗暗调调增增加加黑黑色色，而而这这模模型型称称之之为为CMYK。下下图图是是基基于于CMYK颜颜色空间的色空间的Tom颜色分量示意图。颜色分量示意图。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nYUV颜颜色色空空间间：是是由由亮亮度度信信号号Y和和两两个个色色差差信信号号色色度度信信号号U、V组组合合而而成成，其其中中Y和和色色度度信信号号U、V是是分分离离的的，Y信信号号分分量量表表示示的的是是黑黑白白灰灰度图，由度图，由RGB颜色空间按颜色空间按公式公式Y=0.3

6、R+0.59G+0.11B生成。生成。n色色差差U、V是是由由RGB变变换换后后得得出出的的B-Y和和R-Y分分量量按按不不同同比比例例压压缩缩而而成的成的。下图是。下图是基于基于YUV颜色空间的颜色空间的Couple颜色分量分解示意图。颜色分量分解示意图。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nl颜颜色色空空间间。是是由由CIE（国国际际照照明明委委员员会会）制制定定的的一一种种色色彩彩模模式式，l、分分别别表表示示亮亮度度、红红绿绿以以及及蓝蓝黄黄相相关关信信息息，比比RGB空空间间还还要要大大。下图是下图是基于基于l颜色空间的颜色空间的Boboo颜色分量

7、分解示意图。颜色分量分解示意图。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nl颜颜色色是是由由RGB三三基基色色转转换换而而来来的的，如如下下面面公公式式所所示示，其其它它颜颜色色空空间与间与l颜色空间之间的转换可以由颜色空间之间的转换可以由RGB作为中间桥梁进行转换。作为中间桥梁进行转换。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用n（2）颜色空间在信息隐藏应用的原理）颜色空间在信息隐藏应用的原理说明说明颜颜色色空空间间技技术术的的应应用用主主要要是是生生成成具具有有能能量量（可可见见度度或或识识别别度度）差差异异的的颜颜色分量色分量

8、。在在能能量量较较高高（即即可可见见度度或或识识别别度度高高）的的区区域域隐隐藏藏信信息息，具具有有强强鲁鲁棒棒性性，但不可见性较差但不可见性较差；反反之之，在在能能量量较较低低（即即可可见见度度或或识识别别度度低低）的的区区域域隐隐藏藏信信息息，具具有有弱弱鲁鲁棒性，但不可见性较好棒性，但不可见性较好。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用n（2）颜色空间在信息隐藏应用的原理）颜色空间在信息隐藏应用的原理说明说明高高性性能能的的信信息息隐隐藏藏算算法法要要求求同同时时具具有有不不可可见见性性、鲁鲁棒棒性性、容容量量性性和和抗抗分分析性析性。不不可可见见性性需

9、需要要将将秘秘密密信信息息嵌嵌入入能能量量较较低低的的区区域域，鲁鲁棒棒性性需需要要将将秘秘密密信信息息嵌嵌入入能能量量较较高高的的区区域域，容容量量性性和和抗抗分分析析性性要要求求能能量量较较高高和和较较低低的的区区域域具具有有“空间空间”大、弱相关性、视觉方向性等特性。大、弱相关性、视觉方向性等特性。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用n根根据据上上述述能能量量对对信信息息隐隐藏藏性性能能的的影影响响规规律律，以以及及具具体体颜颜色色空空间间的的分分解解实实例例，我我们们可可以以看看出出，色色/亮亮分分离离颜颜色色空空间间是是符符合合信信息息隐隐藏藏技技

10、术术的的应应用要求的，即用要求的，即YUV和和l颜色空间符合应用要求。颜色空间符合应用要求。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nY、U、V分分量量以以及及l、分分量量具具有有明明显显的的能能量量差差别别，信信息息隐隐藏藏利利用用三三个个分分量量的的能能量量差差别别，在在其其中中嵌嵌入入不不同同性性质质倾倾向向的的信信息息隐隐藏藏数数据据或或者者参数，可以较为容易的实现信息隐藏的鲁棒形以及不可见性参数，可以较为容易的实现信息隐藏的鲁棒形以及不可见性。n此此次次课课程程讲讲授授将将应应用用l颜颜色色空空间间进进行行信信息息隐隐藏藏举举例例。详详见见后后续续算算

11、法法讲解时基于讲解时基于l与组合广义位平面的信息隐藏算法设计与研究。与组合广义位平面的信息隐藏算法设计与研究。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用nl在在信息隐藏技术中的应用还有信息隐藏技术中的应用还有4个方面的优势，个方面的优势，如下表所示：如下表所示：优势优势具体含义具体含义独立于设备独立于设备l颜颜色色空空间间是是一一种种与与光光线线和和设设备备无无关关的的颜颜色色空空间间，是是“独独立立于于设设备备”的的颜颜色色模模式式，这这使使得得基基于于l颜颜色色空空间间的的信信息息隐隐藏藏的的应应用用具具有有对对设设备备传传输输的的天天然然免免疫疫性性，使使算

12、算法法在在对对抗抗“设设备备”攻攻击击时时具具有有较较强强的的鲁鲁棒性。棒性。颜色空间大颜色空间大自自然然界界中中任任何何颜颜色色都都可可以以在在l空空间间中中表表达达出出来来，RGB等等颜颜色色空空间间所所描描述述的的颜颜色色在在l空空间间中中都都能能得得以以影影射射，这这为为信信息息隐隐藏藏提提供供了了更更大大的的操操作作空空间间，有有利利于于信信息息隐隐藏藏的的设设计计和和预预期期性性能能的的实实现现，即即大大空空间可以为算法或系统的综合性能表现提供有利的支持。间可以为算法或系统的综合性能表现提供有利的支持。弱相关性弱相关性多多数数颜颜色色空空间间存存在在很很大大的的相相关关性性，使使得

13、得修修改改图图像像颜颜色色时时常常常常要要对对像像素素的的各各个个分分量量同同时时进进行行修修改改才才不不会会影影响响图图像像本本身身具具有有的的自自然然效效果果。l颜颜色色空空间间基基本本消消除除RGB等等颜颜色色空空间间的的强强相相关关性性，改改变变任任意意分分量量时时无无需需考考虑虑其其它它分分量量的的变变化化，这这在在信信息息隐隐藏藏的的应应用用中中具具有有明明显显优优势势。因因为为信信息息隐隐藏藏必必然然涉涉及及到到改改变变，而而如如何何满满足足“动动一一发发而而不不动动全全身身”则则是是信信息息隐隐藏藏技技术术的的研研究究内内容容之之一一，l颜颜色色空空间间本本身身的的特特点就为此

14、要求提供良好的平台。点就为此要求提供良好的平台。转换效率高转换效率高l颜颜色色空空间间的的处处理理速速度度与与RGB颜颜色色空空间间同同样样快快，比比CMYK颜颜色色空空间间快快很很多多，符符合合信信息息隐隐藏藏技技术术在在通信应用中的要求。通信应用中的要求。2.1.3 颜色空间在信息隐藏技术颜色空间在信息隐藏技术中的应用中的应用n（3）RGB、CMYK和和YUV颜色空间在信息隐藏应用中的优劣颜色空间在信息隐藏应用中的优劣势势根根据据颜颜色色空空间间的的定定义义可可知知，颜颜色色表表达达与与存存储储方方式式的的不不同同决决定定了了在在信信息息隐隐藏藏嵌嵌入入技技术术中中应应用用效效果果的的不不

15、同同。下下面面对对RGB、CMYK以以及及YUV颜颜色色空空间间在在信信息息隐隐藏藏嵌嵌入入技技术的应用优劣进行了一定的分析与总结。术的应用优劣进行了一定的分析与总结。颜色空间颜色空间具体含义具体含义RGB RGB颜颜色色空空间间为为与与设设备备相相关关的的颜颜色色空空间间，如如果果信信息息隐隐藏藏传传输输过过程程有有物物理理介介质质参参与与时时必必然然会会造造成成数数据据的的破破坏坏。所所以以，信信息息隐隐藏藏系系统统有有设设备备参参与与时时，则则一一定定不不考考虑虑RGB颜颜色色空空间间作作为为最最终终隐隐藏藏系系数数的的调调整整对对象象。但但是是，RGB颜颜色色空空间间提提取取和和修修改

16、改最最为为容容易易，基基于于RGB的的信信息息隐隐藏藏算算法法实实现现最最为为简简单单，在在通通信信环环节节没没有有纸纸质质等等物物理理介介质质的的参参与与下下或或者者对对鲁鲁棒棒性性与与抗抗分分析析性性没没有有过过高高要要求求的的条条件件下下，利利用用RGB进行信息隐藏与传输时较为合适。进行信息隐藏与传输时较为合适。CMYK由由于于CMYK颜颜色色空空间间主主要要应应用用于于印印刷刷工工艺艺，所所以以也也称称为为与与设设备备有有关关的的颜颜色色空空间间，在在有有设设备备环环节节的的信信息息隐隐藏藏系系统统中中，CMYK颜颜色色空空间间也也有有明明显显的的劣劣势势。但但CMYK较较RGB有有明

17、明显显的的优优势势在在于于，它它是是基基于于4个个颜颜色色空空间间要要素素的的颜颜色色空空间间，这这样样可可以以给给信信息息隐隐藏藏带带来来很很大大的的“施施展展”空空间间。大大空空间间为为算算法法综综合的性能表现提供了最为有利的支持。合的性能表现提供了最为有利的支持。YUVYUV与与RGB颜颜色色空空间间有有着着一一定定的的联联系系，但但是是在在信信息息隐隐藏藏中中的的优优势势却却明明显显优优于于RGB颜颜色色空空间间，原原因因是是YUV的的颜颜色色相相关关度度远远没没有有RGB颜颜色色空空间间高高。另另外外，亮亮度度信信号号的的分分离离可可以以方方便便的的将将空空间间影影射射到到灰灰度图像，将算法的选择范围扩展到基于灰度图像或者二值图像的信息隐藏嵌入理论中。度图像，将算法的选择范围扩展到基于灰度图像或者二值图像的信息隐藏嵌入理论中。