以运动矢量残差为载体的视频隐写算法

目的 以运动矢量（MV）为载体的视频隐写算法会破坏同一帧内相邻宏块或者相邻帧相同位置宏块的运动矢量之间的相关性,从而容易被基于运动矢量时空相关性（temporal-spatial correlation）特征的隐写分析算法检测到。为了解决这个问题,在H.264/AVC的视频编解码标准下构建了一种能抵抗基于运动矢量时空相关性隐写分析的视频隐算法。方法 通过分析运动矢量残差（MVD）与运动矢量时空相关性的联系,证明了保持运动矢量残差的统计特征的隐写算法能够很好地保持视频运动矢量的时空相关性;通过分析运动矢量残差的统计特征设置了一种能保持其直方图特征的嵌入规则,使用4个标记符和一个队列来记录修改载体造成的特征改变,并进行相应的补偿操作,将秘密信息嵌入到视频压缩过程中的熵编码之前的运动矢量残差中;结合可变长度的矩阵编码,有效降低了嵌入秘密信息对载体的修改量。结果 实验结果表明,该算法能较好地保持运动矢量残差在隐写前后的直方图特征,具有较好的视觉不可见性,对视频峰值信噪比（PSNR）和码率影响都不超过0.5%,满载嵌入的情况下基于运动矢量时空相关性的隐写分析算法对其的检测正确率只有70%左右。结论 本文算法以运动矢量残差为隐写嵌入的载体,使用保持其直方图特征的嵌入规则,结合了矩阵编码以减低对载体的修改量,能较好抵抗基于运动矢量时空相关性的隐写分析。     

基于小波包分解与矩阵编码的自适应音频隐写算法

针对音频隐写算法载体利用率较低、不可感知性较差、嵌入效率不高的问题,提出了一种基于小波包分解与矩阵编码的自适应音频隐写算法。算法通过对比音频文件在MP3压缩前后小波包分解系数上的差异,将小波系数不变的位数作为嵌入载体,有效提高了嵌入容量;另外采用混沌模型产生随机三元组对矩阵编码算法进行改进,提高了算法的安全性与嵌入效率。算法在容量方面较直接选取中频子带小波系数作为嵌入载体的隐写算法提升约30%;信噪比(SNR)较使用固定三元组的矩阵编码隐写算法提升约9%。实验结果证明了算法的正确性,能基本满足大容量安全通信的需要。     

多媒体隐写研究进展

大数据分析可以跳过数据内容而仅从数据背景挖掘情报,传统的加密通信已经难以满足安全通信的需求。隐写技术是将秘密消息嵌入各种载体(如数字图像、音频、视频或文本)中实现隐蔽通信的技术,是应对大数据情报获取的有效手段,是密码技术的必要补充。人工智能,尤其是深度学习,在计算机视觉、语音和自然语言处理等领域的巨大成功,给隐写术带来了新机遇,提出了新挑战,促使基于图像、音/视频和文本的隐写术出现了一系列新思想、新方法。本文介绍隐写术的概念、分类、主要作用和研究意义,概述隐写术的发展历史、研究近况和应用场景。注意到各类载体上的隐写术虽然有差别,但是其核心追求有共通之处,可以提炼成通用的隐写编码问题。所以本文首先介绍隐写编码的基本思想与关键技术,然后针对最重要和流行的载体、图像、视频、音频和文本,分别介绍隐写术的进展。总体而言,本文从隐写编码、图像隐写、视频隐写、音频隐写和文本隐写5个方面概述隐写术的国际/国内发展现状,总结差异,对比优势和劣势,并分析发展趋势。     

基于运动矢量直方图不变的数字视频隐写算法

针对现有基于运动矢量(MV)的数字视频隐写算法对载体直方图统计特性带来较大改变这一问题,提出一种基于运动矢量直方图不变的数字视频隐写算法。利用保持直方图数据映射方法,把秘密信息隐藏在视频运动矢量中;同时,利用数据匹配编码对嵌入之前的秘密信息进行编码处理,得到了与视频运动矢量统计特征基本匹配的数据流,使算法接近于信息论下的完美安全。实验结果表明：算法有效控制了运动矢量直方图的改变,同时码率的增加也被有效地控制在1%以内,隐写分析检出率平均下降了30%~50%。     

视频VLC域实时隐写算法

提出了一种MPEG-2压缩视频流上的信息隐写算法,在VLC域中进行嵌入和提取操作,避免了针对压缩视频流的解码和再编码过程,能够满足视频隐写算法的实时要求.同时,使用ISO/IEC 13818-2:1995标准中的VLC编码表离线构造一组增/减对值树,并使用相应的对值树指导嵌入算法,从而保证了视频文件大小在信息嵌入前后不发生明显变化.     

基于自适应奇异值调制的抗转码视频隐写算法

近年来,随着网络和多媒体处理技术的飞速发展,互联网视频用户数量呈爆炸性增长之势,目前视频流量已占网络总流量的一半以上,这为以视频为载体的隐蔽通信提供了很好的应用背景。但是另一方面,几乎所有的视频网站都会对上传视频进行转码处理,转码后载体视频的码率、图像组GOP （Group of Pictures）结构、量化参数QP （Quantization Parameters）等关键压缩参数都会受到无法预知的影响,这极大地限制了当前绝大多数基于压缩域嵌入的视频隐写算法的应用。要利用视频网站对应的有损转码信道进行隐蔽通信,关键在于设计能抵抗转码攻击的高鲁棒性,并具有足够安全性的隐写方法。针对这一问题,本文提出了一种面向小波变换域,结合奇异值分解SVD （Singular Value Decomposition）和量化索引调制QIM （Quantization Index Modulation）的自适应鲁棒隐写方法。该方法基于目标网站的转码特性仿真实现本地编码器,在编码的过程中完成嵌入。嵌入在视频帧亮度分量的DWT （Discrete Wavelet Transform）域进行,通过采用自适应量化步长QIM的方法对分块最大奇异值进行调制达到嵌入消息的目的。另外,提出一种间隔修正的嵌入策略,很好地抑制了嵌入引起的视频闪烁效应。实验结果表明,提出方法提升了含密载体视频经过不同程度的转码后的秘密消息生存率,同时很好地保持了视觉质量和压缩效率。     

基于脉冲位置参数统计特征的压缩域语音隐写分析

针对依合成分析法编码的压缩语音隐写,提出一种基于脉冲位置参数统计特征的隐写分析方法。以G.729编码的压缩语音为例,分析了载体语音和载密语音脉冲位置直方图和0、1出现概率的不同特点,在此基础上提出直方图平坦度这一特征,并采用脉冲位置修正直方图的平坦度、特征函数质心和方差,以及将码流中。和1出现的概率差作为分类特征,用SVM分类器进行隐写分析。实验结果表明,该方法对于G.729编码的压缩域语音隐写分析检测有较高的准确率。该方法也适用于其它使用依合成分析技术编码的压缩域语音隐写的分析。     

一种针对JPEG2000图像量化指标调制的信息隐写算法

针对JPEG2000基本压缩编码系统,提出了一种基于量化指标调制的信息隐写算法.该算法可以有效保持离散小波系数的直方图特性,抵御图像隐写直方图攻击.实验证明了算法的可行性和有效性.     

以即时通信语音流为载体的隐写模型与方法

提出一种采用HOOK机制实现以即时通信语音流为隐藏载体的隐写模型,在通信软件的发送端挂接两个"钩子",采集即时通信语音流作为载体进行实时机密信息嵌入与提取,实现交互式的隐蔽通信过程。选择目前普遍使用的Google talk软件作为研究对象,重点研究Gtalk的iSAC语音编码的隐写方法,建立一种基于LPC参数量化的隐写算法,实现iSAC语音编码下的隐写方法。实验结果表明,该隐写模型适用于目前的即时通信软件的隐蔽通信,拓展了基于VoIP的信息隐写的应用范围;该隐写算法具有良好的隐写容量和隐写速率。     

基于隐写编码和Markov模型的自适应图像隐写算法

如何构造大容量、低失真和高统计安全的隐写算法一直是隐写研究的难点和热点.提出一种兼顾感知失真和二阶统计安全的自适应图像隐写算法设计思路.算法将载体各部分的平滑度引入隐写编码的生成过程,自适应地利用一簇隐写编码在载体各部分的合理运用降低载密图像失真度;在隐秘信息嵌入方式上利用基于Markov链模型的动态补偿方法提高载密图像统计安全性;算法对载体最低有效位和次最低有效位进行嵌入以保证嵌入容量.实验表明算法在相同嵌入量下相较双层随机LSB匹配算法以及仅使用一种隐写编码的算法,失真度更低且载体统计分布的改变更小,而在失真度和统计分布改变相近时嵌入容量更大.     

视频隐写分析技术研究综述

作为当今最流行的传播媒介之一,数字视频被普遍视为一种理想的隐蔽通信载体,视频隐写和视频隐写分析技术也因此吸引了信息隐藏领域研究者的广泛关注,成为该领域的研究热点之一。近年来,视频隐写技术的快速发展,使得视频隐写分析面临着巨大的挑战。本文对当前视频隐写分析领域的研究现状进行了综述概括,重点阐述了关于压缩域视频隐写分析技术的研究进展。针对不同类型的嵌入域,分别归纳了相应隐写分析技术的原理,并对其中的经典方法进行了详细介绍和分析。此外,还对未来视频隐写分析领域可能的研究重点和发展方向进行了讨论和展望。     

面向高级音频编码的通用隐写分析方法

针对面向高级音频编码(AAC)音频压缩标准的内容安全和隐写分析算法相对滞后的问题,提出一种面向AAC压缩域的通用隐写分析方法。该算法利用相邻的修正的离散余弦变换(MDCT)系数之间的相关性,构建基于帧间帧内多阶差分相关性的隐写分析子特征,结合AAC编码特性对子特征进行加权融合,得到用于通用隐写分析的特征集合,并采用随机森林组合分类器,实现了面向AAC MDCT系数修改的通用隐写分析。实验结果表明,所提算法对现有隐写算法能够实现有效的通用检测,在相对嵌入率为50%的条件下,各种隐写算法的检测率都能达到80%以上。     

基于VxWorks和DM642视频采集压缩系统的技术研究

介绍了一种基于VxWorks和DM642下应用目前最新的H.264视频编码算法实现视频采集压缩系统的方法,主要内容包括视频采集压缩系统的硬件实现平台、VxWorks下PCI驱动、H.264视频编码算法标准、DSP软件编程及H.264视频编码算法的实现等,最后给出了H.264视频编码器的性能测试。     

基于VxWorks和DM642下视频采集压缩系统的技术研究

介绍了一种基于VxWorks和DM642下应用目前最新的H.264视频编码算法实现视频采集压缩系统的方法,主要内容包括视频采集压缩系统的硬件实现平台、VxWorks下PCI驱动、H.264视频编码算法标准、DSP软件编程及H.264视频编码算法的实现等,最后给出了H.264视频编码器的性能测试。     

一种低修改率的视频隐写方法

基于运动矢量和矩阵编码的视频隐写方法存在运动矢量修改率过高的问题。为此,提出一种低修改率的视频隐写方法。按照 H.264标准进行视频编码,通过预先定义的阈值选取幅值较大的运动矢量,根据相位角选取合适的运动分量,利用该分量在运动矢量中嵌入秘密信息,使用矩阵编码降低运动矢量的修改率。实验结果表明,该方法具有较高的载体数据利用率、较低的载体数据修改率和计算复杂度。     

基于STC码和分频段嵌入的JPEG隐写技术研究

针对JPEG图像提出了一种基于STC（Syndrome-Trellis codes）编码和分频段嵌入的信息隐藏技术。STC编码是一种二元隐写码,可以用来提高嵌入效率,增强数字隐写系统的安全性。在所提算法中,将离散余弦变换系数（DCT系数）分为六个频段,包括直流、低频、中低频、中频、中高频和高频,与STC编码相结合在不同频段设置不同的嵌入率,通过调节各频段的编码系数,在高频段取得最高的嵌入效率和最低的数据嵌入率,并逐步增加在中高频、直流、中频、中低频和低频段的嵌入率,提高算法的安全性。为了评估所提算法的抗检测性,采用四种隐写分析算法进行测试分析。四种隐写分析算法的检测结果表明,所提算法在多种JPEG图像质量因子下的安全性优于文献中多种隐写算法。     

基于手工特征提取与结果融合的CNN音频隐写分析算法

随着互联网技术的快速发展,出现了基于IP的语音传输技术,给人们带来方便的同时也带来了许多安全隐患,如不法分子利用VoIP压缩域语音传输协议传送秘密信息.因此,针对基于G.729A编码的基音隐写算法和互补邻居顶点的量化索引调制音频隐写算法,本文提出了一种基于手工特征提取与结果融合的卷积神经网络音频隐写分析算法.通过将手工提取特征与卷积神经网络相结合,可以实现在VoIP压缩域同时对基于基音的隐写算法和互补邻居顶点的量化索引调制音频隐写算法进行有效检测.实验结果表明,在同时对基音隐写算法和互补邻居顶点的量化索引调制音频隐写算法进行检测时,本文所提出的基于手工特征提取与结果融合的卷积神经网络音频隐写分析算法的检测准确率可以达到86.2％(嵌入率为100％、音频样本时长为0.1s).与现有隐写分析算法相比,在音频时长较短时,本文所提算法取得了优异的检测结果.     

基于浊音特性的语音压缩域隐写分析

语音压缩域中的隐写和隐写分析是一个重要的课题,目前隐写分析主要针对脉冲编码或修改线谱对的算法,对于修改基音周期的隐写则无法检测,提出了一种基于浊音特性的压缩域语音隐写分析算法.浊音具有准周期性,浊音段嵌入隐藏信息后会改变这一性质.根据这一原则,从待测的压缩语音码流中提取出延迟参数,利用层次聚类算法区分清音浊音,在此基础上针对浊音段进行游程检测,判断有无隐藏信息.实验表明,该方法对改变基音周期性的信息隐藏算法具有很好的隐写检测能力.     

基于病灶格子图的嵌入编码数字隐写系统

针对数字图像隐写中常见的LSB替换隐写算法的不足, 设计并实现一种基于病灶格子图编码（STC）算法的数字隐写系统, 该系统对STC编码算法进行了改进, 给出了隐藏秘密消息比特数的传递方法, 优化了其自适应性, 解决了秘密消息的长度共享问题, 改进了传输过程中STC码的抗提取性能, 从而提高了隐写系统的安全性。     

安全的MPEG压缩视频数字隐写算法

视频数字隐写具有隐藏容量大的优点,但是通常在获得隐藏容量的间时,却忽视了安全性.为了在二者之间取得平衡,利用纠错码信息隐藏的原理,提出了一种以压缩视频为载体的数字隐写算法.该算法在进行秘密信息嵌入时,采用了二次嵌入的策略,即首先将秘密信息嵌入到纠错码码字,然后将得到的载密纠错码码字嵌入到与不采用差分编码的系数相对应的行程幅度对的幅度值,同时采用比特率控制策略来减小信息嵌入前后的视频流长度变化.实验及分析表明,该算法的隐写结果不仅具有较好的视觉和统计上的不可感知性,而且满足密码学中的"Kerchhoff准则".此外,该算法在确保一定的嵌入容量的情况下,能够使视频流长度在信息嵌入前后保持近似不变.