[發明專利]塊替換生成式信息隱藏及恢復方法、設備及介質

在審

• 申請號: 202011034171.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112184841A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 邵利平;趙迪;任平安
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00;G06T7/11;G06F21/60;G06F21/55;G06F17/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明屬于信息安全和無載體信息隱藏的交叉領域，公開了一種生成式信息隱藏及恢復方法、設備及介質。隱藏時，將掩體轉換為二值噪點圖作為不含密掩體；由密鑰從不含密掩體上獲取隨機嵌密樣本小塊位置，生成與嵌密位置樣本小塊二值噪點數量一致的侯選隨機樣本小塊，并選取一致或差異最大的樣本小塊作為編碼樣本小塊，通過編碼樣本小塊對嵌密位置樣本小塊替換和置亂來生成含密掩體。恢復時，由密鑰生成編碼樣本小塊和隨機嵌密位置，通過含密掩體圖小塊、不含密掩體圖小塊以及編碼樣本小塊的比較來提取秘密信息。同現有方法相比，不涉及修改嵌入，不產生拼接痕跡，消除了含密掩體重復模式并隱藏了秘密信息編碼空間，具有良好的抗攻擊能力和視覺質量。

技術領域

本發明屬于信息安全和無載體信息隱藏的交叉領域，涉及一種無載體信息隱藏及恢復方法，尤其是一種塊替換生成式信息隱藏及恢復方法、設備及介質。

背景技術

傳統信息隱藏通常利用修改式方法將秘密信息嵌入到冗余空間中，盡管人眼對此難以察覺，但隨著壓縮技術的發展，使得修改式嵌密可供利用的冗余空間越來越小，隨著深度學習的不斷發展，隱寫分析器的精度、維數與性能不斷提高，使得修改式嵌密在嵌密載體中留下的修改痕跡不被發現的可能性越來越小，傳統信息隱藏的發展陷入了瓶頸。

為了有效地解決修改式嵌密帶來的問題，提出了無載體信息隱藏，相對于修改式嵌密，搜索式無載體信息隱藏的主體思想是將收集的樣本映射為特征值，隨后在數據庫中檢索適合的自然未修改載體來表達秘密信息。雖然基于搜索式的信息隱藏不會對載體進行修改，但存在的共同問題是：1)需從大規模自然載體數據集中尋找適合的未修改載體，隨著數據庫文本和圖像信息表達能力的增強，需要搜索的數據量也呈幾何級數增加，即使借助倒排索引，其搜索、存儲和維護代價也十分高昂，例如：Chen X Y,2015(Chen X Y,Sun H Y,Yoshito T,et al.Coverless information hiding method based on the Chinesemathematical expression[C]//International Conference on Cloud Computing andSecurity.Nanjing,2015:133-143)構造了10.2GB的文本數據庫，建立了包含第一次在文本中出現頻度為前50的偏旁、對應的關鍵詞以及對應路徑的倒排索引結構；Chen X Y,2017(Chen X Y,Chen S,Wu Y L.Coverless multi-keywords information hiding methodbased on text[J].International Journal of Security and Its Applications,2016,10(9):309-320)構造的文本數據庫為10GB，包含2ⁿ個提取標識，每個標識符所對應的倒排索引文件約為8.4MB～9.5MB，因此即使建立倒排索引，檢索和維護的代價依然十分高昂；2)由于自然載體對不相關秘密信息的表達能力十分有限，導致單載體嵌密容量極低，例如：Zhou Z L,2015(Zhou Z L,Sun H Y,Harit R,et al.Coverless image steganographywithout embedding[C]//International Conference on Cloud Computing andSecurity.Nanjing,2015:123-132)的嵌密容量僅為8比特/圖像，周志立,2016(周志立,曹燚,孫星明.基于圖像Bag-of-Words模型的無載體信息隱藏[J].應用科學學報,2016,34(5):527-536)的嵌入容量僅為1.57和1.86中文字符/圖像；3)由于單載體嵌密容量低，因此這類方法需要在信道中密集傳輸大量不相關的文本或圖像來表達秘密信息，從而容易引發懷疑。

除了搜索式無載體信息隱藏，一些學者也提出了紋理生成式信息隱藏，它的主體思想是通過生成自然界中不存在的圖像，使得攻擊者找不到追溯的根源；主要包括紋理構造式信息隱藏和紋理合成式信息隱藏。其中紋理構造式信息隱藏主要通過模擬紋理生成的方式來產生類自然紋理，用于對秘密信息進行掩蓋。但這類方法難以生成真實質地的圖像，因此很難很好地掩蓋秘密信息。