第六章-多媒体数据安全
一、多媒体数据安全
1.1 隐写术（Steganography）
概念：将秘密信息嵌入媒体的正常数据中进行传送。
多媒体数据隐写主要采取对抗式展开：信息隐藏和信息隐藏分析。
1.2 数字水印（Digital Watermark）
将标识信息直接嵌入媒体进行标识。可以确定信息的隐藏者，购买者。
1.3 多媒体取证（Multimedia Forensics）
对多媒体内容的原始性进行甄别。一是对多媒体内容的篡改伪造取证，二是对多媒体获取设备进行溯源分析。
比如防止人脸合成、版权保护等
1.4 多媒体感知哈希
是一系列哈希算法的总称，将多媒体数据映射到一个感知特征集，让每条数据都由一个属于自身的指纹。
感知哈希算法可以获得更精确的结果，它采用的是DCT（离散余弦变换）来降低频率。
a) 缩小尺寸
为了简化了DCT的计算，pHash以小图片开始（建议图片大于8x8，32x32）。
b) 简化色彩
将图片转化成灰度图像，进一步简化计算量（把缩放后的图片转化为256阶的灰度图，灰度转换基础的心理学公式：Gray = R0.299 + G0.587 + B0.114）。
c) 计算DCT
DCT是把图片分解频率聚集和梯状形。这里以32x32的图片为例
d) 缩小DCT
DCT的结果为32x32大小的矩阵，但只需保留左上角的8x8的矩阵，这部分呈现了 图片中的最低频率。
e) 计算平均值
计算DCT的均值
f) 进一步减小DCT
根据8x8的DCT矩阵进行比较，大于等于DCT均值的设为”1”，小于DCT均值的 设为“0”。图片的整体结构保持不变的情况下，hash结果值不变。
g) 构造hash值
组合64个bit位生成hash值，顺序随意但前后保持一致性即可。
h）对比指纹
计算两幅图片的指纹，计算汉明距离
1.5 多媒体内容隐私
对多媒体中的敏感内容进行隐私保护，比如人脸数据。
二、信息隐藏
2.1 图像信息隐藏
将比较秘密的信息藏到对图像质量影响较小的“特殊位置”，欺骗过人眼。
信息隐藏的要求：隐蔽性、鲁棒性、安全性、对称性、可纠错性、效率。
2.1.1 基于空间域的隐藏技术
直接在原始像素的位置嵌入信息，包括最低有效位（LSB）法，把待隐藏的信息隐藏到宿主的颜色的最低有效位上，可以隐藏较大容量的信息。
2.1.2 基于变换域的隐藏技术
将带隐藏信息编码到图像的高频分量，以实现隐藏的目的，包括扩频隐藏、DCT隐藏、小波隐藏等。
2.1.3 基于融合技术的隐藏
利用数字图像的自相关性，通过放大原始公开图像来隐藏与公开图像同样大小的数字图像。适用于彩色图像的隐藏。
2.1.4 量化噪声伪装
量化一些噪声进入数字图像流。
2.2 视频信息隐藏
基于原始视频的信息隐藏
这种方法基于原始视频嵌入信息，秘密信息直接被嵌入视频的源数据，类似于图像信息隐藏算法，嵌入后再对原始视频进行压缩编码。
基于压缩域的信息隐藏
这种方法在压缩的视频中嵌入隐藏信息，嵌入时先解码，在编码过程中进行信息隐藏。包括联合预测误差的视频信息隐藏算法、基于MPEG压缩域的视频流信息隐藏算法、基于帧内量化之久系数的信息隐藏等.
基于码流域的信息隐藏
信息直接嵌入视频压缩码流，接收方也直接从码流中提取秘密信息。包括基于MPEG-4纹理编码方案的信息隐藏算法。
2.2 音频信息隐藏
概念：添加一些对于人耳不敏感的参数。
技术指标：透明性、鲁棒性、不可检测性、安全性。
时域音频隐藏
直接对音频信号的幅度或音频文件结构进行处理，包括LSB隐藏，回声隐藏以及音频文件结构隐藏等
频域音频隐藏
先对音频进行离散傅里叶变换，然后对音频的频域特征进行处理，以实现信息嵌入。包括频域LSB隐藏，扩频隐藏，相位隐藏和频带分隔隐藏等。
离散余弦变换（DCT）域音频隐藏
先对音频载体进行DCT变换，然后对DCT系数进行某些操作，从而完成信息嵌入。该方法对数模、模数转换抵抗能力非常强，有很高的的使用价值。
小波域音频隐藏
压缩域音频隐藏
三、基于JPEG压缩域的图像数字水印算法
1、把图像分割成大小为8x8不重叠的图像块，这些小块在整个压缩的过程中都是单独被处理。
2、颜色空间转换，将RGB空间转换为YCbCr空间。
3、对于Y分量进行离散余弦变换。经过DCT变化的图像数据，第一个数据叫做直流
系数（DC），之后的数据叫做交流系数（AC）。DC系数表示的是图像中的主要区
域，AC系数表示的是图像中的轮廓的细节部分。
4、数据量化。经过DCT变换之后的数据需要使用标准的量化表进行量化计算。量化
的公式为 : B = G / Q 。B代表的是量化后的结果。G为输入值。Q为量化系数。由
于人眼对亮度分量较为敏感，因此选择亮度矩阵进行量化。
5、 嵌入原理
（1）图像的低频分量，图像中主要的信息都保存在低频信息中，低频分量决定了图 像的灰度等级。
（2）图像的中频分量，中频信息决定了图像的基本结构，是图像的主要结构。
（3）图像的高频分量，高频信息是图像的边缘和细节，是对图像中频信息的进一步 强化。
5、 将嵌入信息的Y分量重新放回YCbCr空间再变换回RGB空间。
