《信息隱藏技術》系統(tǒng)地介紹了信息隱藏技術的基礎理論、關鍵技術和實現(xiàn)方法,講解了信息隱藏技術所涉及的主要學習和研究內容。其主要內容包括信息隱藏技術概念、研究意義和應用領域;對基于數(shù)字圖像和三維模型的信息隱藏區(qū)域和隱藏規(guī)則以及相關基礎理論;利用優(yōu)勢理論按照空間域/變換域的分類規(guī)則進行信息隱藏算法設計;按照對算法性能的貢獻點對算法進行分解,將其擴展為一個完整的信息隱藏系統(tǒng);最后對系統(tǒng)的安全性進行理論和分析案例展示。
本書可作為計算機科學與技術、控制科學與工程、信息與通信工程,尤其是網(wǎng)絡空間安全相關學科的研究生和本科生的教材,也可以作為安全領域的科研技術人員的參考書。
隨著Internet的飛速發(fā)展,信息傳播變得更加方便和快捷,但同時也給信息安全問題帶來了巨大挑戰(zhàn)。信息隱藏技術以傳輸?shù)拇嬖谛院托畔⒌碾[蔽性為信息安全傳輸提供了可靠的技術手段。
本書以數(shù)字圖像和三維模型作為信息隱藏載體,講授基于數(shù)字圖像和三維模型的信息隱藏技術。
本書涉及大量的與信息隱藏技術相關的數(shù)字圖像和三維模型處理的知識,使得學習者具有完善的信息隱藏技術體系。按照空間域與變換域的技術脈絡,詳細介紹了基于空間域、變換域以及兩者結合的高性能信息隱藏算法設計思路,使得學習者可以掌握并實現(xiàn)具體的信息隱藏算法,符合高等教育高級應用型人才的培養(yǎng)要求。本書還涉及信息隱藏系統(tǒng)架構以及評估方法的講授,從算法升級到系統(tǒng),從感性評價上升到理論評估,符合高等教育的理論與實際相結合的復合型創(chuàng)新性人才培養(yǎng)要求。全書共分8章。第一章為緒論,介紹了信息隱藏技術的基本概念,分析了信息隱藏技術較加密和安全信道技術的應用優(yōu)勢,利用實例分析了信息隱藏技術的可行性,介紹了主流的信息隱藏算法分類。在信息隱藏系統(tǒng)方面,重點介紹了信息隱藏系統(tǒng)的特性以及子系統(tǒng)和功能模塊,介紹了信息隱藏系統(tǒng)安全性分析的理論基礎以及學習與研究思路。第二章為基于數(shù)字圖像的信息隱藏區(qū)域。從數(shù)字圖像的能量性、結構性以及復雜度特性對信息隱藏區(qū)域的生成進行了講解,系統(tǒng)闡述了與信息隱藏區(qū)域生成相關的基礎理論。能量性方面的基礎理論包括GHM、CL和CARDBAL2多小波變換、高斯金字塔理論、顏色空間理論。結構性方面的基礎理論包括位平面理論、環(huán)形解析理論、顏色遷移理論。復雜度特性方面的基礎理論包括廣義位平面和紋理復雜度判別。第三章為基于三維模型的信息隱藏區(qū)域。從三維模型的能量性和結構性對隱藏區(qū)域生成進行講解。能量性方面,首次引進局部高度和Mean Shift聚類分析理論用于信息隱藏區(qū)域的選擇和生成。結構性方面,介紹了使用三維模型骨架理論以及距離變換算法求骨架節(jié)點。第四章為基于數(shù)字圖像與三維模型的信息隱藏嵌入規(guī)則,講授匹配度和信息表達轉換理論。匹配度的實現(xiàn)依靠置亂技術,而信息表達轉換則介紹顏色場結構法、顏色模矢量場結構法、三維內切球數(shù)量表達轉換以及三維輪廓表達轉換。第五章為基于數(shù)字圖像的信息隱藏算法,介紹了空間域和變換域在信息隱藏技術中的聯(lián)合應用方法以及聯(lián)合應用時變換域生成隱藏區(qū)域時必須考慮的生成因素。重點介紹了四種信息隱藏算法:① 基于lαβ與組合廣義位平面的信息隱藏算法;② 基于CL多小波與DCT的信息隱藏算法;③ 基于GHM與顏色遷移理論的信息隱藏算法;④ 基于CARDBAL2與顏色場結構法的信息隱藏算法;跀(shù)字圖像的信息隱藏算法以信息隱藏區(qū)域和規(guī)則的生成原理為基礎,詳細給出了算法的應用原理和流程,通過理論分析與實驗仿真,驗證了算法的有效性。
第六章為基于三維模型的信息隱藏算法。分別介紹了基于骨架和內切球解析的三維模型信息隱藏算法以及基于模型點Mean Shift 聚類分析的三維模型信息隱藏算法。第七章為信息隱藏系統(tǒng)組成,介紹了由2個子系統(tǒng)和9個功能模塊組成的信息隱藏系統(tǒng),講解各個模塊的功能設置和理論基礎,以及在信息隱藏系統(tǒng)應用中,信息加密方法的選擇原則、信息編碼原則、載體選擇原則、算法選擇原則、置亂與優(yōu)化選擇策略,并對預處理子系統(tǒng)中7個模塊之間的沖突與協(xié)調問題進行相關說明。第八章為信息隱藏系統(tǒng)的安全分析,給出信息隱藏系統(tǒng)安全性分析的基準要素、分析要素、分析的準備工作和分析流程。在簡要介紹了現(xiàn)有安全性分析方法的基礎上,講授一種適合對信息隱藏系統(tǒng)進行安全性分析的方法——灰色層次分析法。應用灰色層次分析法提出了一種面向信息隱藏系統(tǒng)的安全性分析模型——基于灰色層次分析法的信息隱藏系統(tǒng)的安全性分析模型,給出了模型的構建和分析流程,并給出實驗分析,佐證該模型分析結果的準確性。
本書得到了國家自然科學基金資助項目(61402052,61303041)、陜西省自然科學基礎研究計劃項目(2014JM2-6105)、中國博士后科學基金資助項目(2015M572510)、陜西省博士后科學基金資助項目、西藏自治區(qū)自然科學基金項目(2015ZR-14-20)、長安大學中央高校基本科研業(yè)務費專項資金(310832151092)、國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201610710036,201510710044)、全國工程碩士專業(yè)學位研究生教育在線課程重大建設項目(課程編號0542)的資助。
本書在“學堂在線”配套慕課(大規(guī)模開放在線課程,簡稱慕課)平臺上運行,即配套視頻、習題和互動,具有良好的學習效果。讀者可登錄學堂在線網(wǎng)站http://www.xuetangx.com/,搜索“信息隱藏技術”在線觀看。
由于作者水平所限,書中難免存在諸多紕漏和不足,敬請各位同行專家和廣大讀者批評指正。
編者著
2016年12月
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