基于生成对抗网络的信息隐藏方案

针对信息隐藏中含密载体会留有修改痕迹,从根本上难以抵抗基于统计的隐写分析算法检测的问题,提出一种基于生成对抗网络（GAN）的信息隐藏方案。该方案首先利用生成对抗网络中的生成模型G以噪声为驱动生成原始载体信息;其次,使用±1嵌入算法,将秘密消息嵌入到生成的载体信息中生成含密信息;最终,将含密信息与真实图像样本作为生成对抗网络中判别模型D的输入,进行迭代优化,同时使用判别模型S来检测图像是否存在隐写操作,反馈生成图像质量的特性,G&D&S三者在迭代过程中相互竞争,性能不断提高。该方案所采用的策略与SGAN（Steganographic GAN）和SSGAN（Secure Steganography based on GAN）两种方案不同,主要区别是将含密信息与真实图像样本作为判别模型的输入,对于判别网络D进行重构,使网络更好地评估生成图像的性能。与SGAN和SSGAN相比,该方案使得攻击者在隐写分析正确性上分别降低了13.1%和6.4%。实验结果表明,新的信息隐藏方案通过生成更合适的载体信息来保证信息隐藏的安全性,能够有效抵抗隐写算法的检测,在抗隐写分析和安全性指标上明显优于对比方案。     

基于数字化卡登格的生成图像隐写方案

针对图像隐写中载体修改会留有修改痕迹的问题,文章提出一种基于数字化卡登格的图像隐写方案.首先自动生成数字化卡登格,作为信息隐写和提取的密钥;其次以空白图像作为载体,根据数字化卡登格的区域填充秘密信息;在整个隐写过程保持秘密消息不变的情况下,再利用深度生成模型补全受损的图像,生成具有自然语义的含密图像.文章方案不受载体类...     

一种基于GAN和纠错编码技术的无嵌入隐写方法

为解决传统的信息隐藏技术中隐写容量小和隐写安全性低的不足,提出了利用生成式对抗网络(GAN)的无载体信息隐藏方法.首先利用噪声驱动生成器直接生成含密图像,然后训练秘密信息提取器以恢复隐藏的秘密消息.同时,进一步优化了提取器的训练任务,并引入冗余纠错编码技术.实验结果表明,相比同类方法,在大隐写容量的情况下,具有更高的信息提取准确率,同时加快了提取器的训练收敛速度.     

基于污染数据分析实现LSB秘密消息的检测

信息隐藏技术已经成为网络信息安全的一个重要研究方向,如何有效地监控和检测网络中传递的秘密消息对于保障国家安全具有重要的现实意义．针对互联网上大量的隐写软件利用彩色厦灰度图像的最低有效比特位（LSB）隐藏秘密消息,基于污染数据分析,提出了一种新的隐写分析方法,并给出了此算法的数学模型．该方法不仅可以快速有效地检测出图像中秘密消息的存在性,同时还可以精确地估计出连续及随机间隔嵌入算法下所嵌入秘密消息的长度．     

基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法

人工智能的发展为信息隐藏技术带来越来越多的挑战,提高现有隐写方法的安全性迫在眉睫.为提高图像的信息隐藏能力,提出一种基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法.所提算法通过生成对抗网络与隐写分析器优化网络、隐写分析对抗网络间的多重对抗训练,构建生成式多重对抗隐写网络模型,生成适合信息隐写的载体图像,提高隐写图像抗隐写分析能力;同时,针对现有生成对抗网络只能生成随机图像,且图像质量不高的问题,设计基于U-Net结构的生成式网络模型,将参考图像的细节信息传递到生成载体图像中,可控地生成高质量目标载体图像,增强信息隐藏能力;其次,采用图像判别损失、均方误差(MSE)损失和隐写分析损失动态加权组合作为网络迭代优化总损失,保障生成式多重对抗隐写网络快速稳定收敛.实验表明,基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法生成的载体图像PSNR最高可达到48.60 dB,隐写分析器对生成载体图像及其隐写图像的判别率为50.02%,所提算法能够生成适合信息嵌入的高质量载体图像,保障隐写网络快速稳定收敛,提高了图像隐写安全性,可以有效抵御当前优秀的隐写分析算法的检测.     

基于条件可逆网络的生成式图像隐写算法

近年来,随着生成模型的广泛使用,生成式隐写领域得到了快速发展。生成式隐写是在图像合成过程中隐藏信息的技术。它无需真实图像参与,只需秘密消息驱动生成模型即可合成载密图像。然而,现有方法无法控制生成的图像内容,因此不能保证隐蔽通信行为的安全性。针对上述问题,本文提出了基于条件可逆网络(Conditional Invertible Neural Network,cINN)的生成式图像隐写术steg-Cinn。在本文中,我们将信息隐藏建模为图像着色问题,并将秘密信息嵌入到灰度图像的颜色信息中。首先,我们使用映射模块将二进制秘密信息转换为服从标准正态分布的隐变量。而后,我们以灰度图像作为先验来指导着色过程,使用条件可逆网络来将隐变量映射为颜色信息。其中steg-Cinn生成的彩色图像匹配灰度图像的语义内容,从而保证了隐蔽通信的行为安全。对比实验结果表明,本文方法能够控制生成的图像内容并且使得合成颜色真实自然,在视觉隐蔽性方面表现良好。在统计安全性方面,本文方法的隐写分析检测正确率为56.28%,说明它能够抵御隐写分析检测。此外,本文方法在比特消息提取方面可以实现100%正确提取,这种情况下的隐藏容量是2.00 bpp。因此,与现有方法相比,本文方法在图像质量、统计安全性、比特提取正确率和隐藏容量方面取得了良好的综合性能表现。迄今为止,本文方法是在图像隐写术中首次使用cINN的工作。考虑到任何信息都可以转换为二进制形式,我们可以在图像中隐藏任意类型的数据,因此本文方法在现实世界里也具备实用价值。     

发送方可否认图像隐写

目的 图像隐写是指将秘密信息隐藏到载体图像中,生成含密图像并在公共信道中传输。隐写分析旨在识别图像中是否隐藏秘密信息。不论何种隐写方案,都会在一定程度上被隐写分析识破,从而导致胁迫攻击,即攻击者找到发送方或接收方,胁迫其提交经过验证的秘密信息。为了保护秘密信息的隐蔽通信,对抗胁迫攻击的可否认方案亟待研究。在密码学领域,为了对抗胁迫攻击,已经提出了可否认加密的概念及相关方案并受到关注与研究。而在隐写领域,有研究提出可否认隐写的概念并设计了接收方可否认隐写的框架,但没有发送方可否认隐写的相关研究。对此,本文讨论发送方可否认隐写。方法 设计方案的通用框架,并构造两个方案:基于可逆网络的发送方可否认图像隐藏方案和基于可否认加密的发送方可否认图像隐写方案。在发送方可否认隐写的框架下,发送方可使用虚假的秘密信息生成与攻击者手中相同的含密图像,以欺骗攻击者,逃脱胁迫攻击,保护真实的秘密信息。结果 实验结果表明,两个方案都是可行且有效的,与原始隐写方案相比,可否认方案达到了发送方可否认功能的同时,均不会显著降低含密图像的视觉质量(峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSN...     

一种基于跨域对抗适应的图像信息隐藏算法北大核心CSCD

图像信息隐藏是保障信息安全的重要手段。随着深度学习的快速发展,各类基于该技术的以图藏图式隐写算法被提出,它们大多在图像质量、隐藏安全性或嵌入容量等方面的均衡性上存在不足。针对该问题,文章提出了一种基于跨域对抗适应的图像信息隐藏算法,首先,设计超分辨率网络,将秘密信息藏入放大和缩小后不变的图像内容中,提高秘密信息的嵌入容量;然后,在编码网络中加入注意力机制,使编码网络能够关注主要特征并抑制冗余特征,提高生成图像的分辨率;最后,在生成器网络中加入域适应损失指导载密图像的生成,模型整体采用生成对抗的方式进行训练,减小载体图像和载密图像之间的跨域差异。实验结果表明,与其他以图藏图隐写算法相比,文章所提算法在保证图像质量的同时,提高了信息隐藏的安全性和嵌入容量。     

基于量子生成对抗网络的信息隐藏方案

针对量子图像信息隐藏技术在面对基于统计的隐写分析算法检测时的不安全问题,提出基于量子生成对抗网络(QGAN)的信息隐藏方案.首先利用映射规则将秘密信息映射为单量子比特门,演化得到QGAN生成器G的参数化量子电路的输入态;然后通过QGAN中的生成电路生成含密量子图像;最后通过测量含密量子图像得到样本数据后与真实数据样本作...     

基于神经网络机器翻译的自然语言信息隐藏

生成式自然语言信息隐藏在自然语言生成过程中嵌入秘密信息。目前主流的生成式自然语言隐藏方法采用一个简单的循环神经网络(Recurrent Neural Networks, RNN)或长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)进行载密文本的生成。这种方法生成的载密文本长度有限,且句子和句子之间没有语义关联。为了解决这个问题,提出了能够生成长句且句与句之间能保持语义关系的机器翻译隐写算法Seq2Seq-Stega。采用序列到序列(Sequence to Sequence, Seq2Seq)模型作为文本隐写的编码器和解码器,源语句的信息可以保证目标载密句的语义关联性。此外,根据每一时刻模型计算的单词概率分布,设计了候选池的选词策略,并引入了平衡源语句与目标句的贡献度的注意力超参数。通过实验比较了不同选词阈值和注意力参数下模型的隐藏容量和生成文本的质量。与其他3种生成式模型的对比实验表明,该算法能够保持长距离语义关联,并具有较好的抗隐写分析能力。     

基于仲裁机制的生成对抗网络改进算法

针对深度卷积生成对抗网络（DCGAN）中的对抗训练缺乏灵活性以及DCGAN所使用的二分类交叉熵损失（BCE loss）函数存在优化不灵活、收敛状态不明确的问题,提出了一种基于仲裁机制的生成对抗网络（GAN）改进算法,即在DCGAN的基础上引入了所提出的仲裁机制。首先,所提改进算法的网络结构由生成器、鉴别器和仲裁器组成;然后,生成器与鉴别器会根据训练规划进行对抗训练,并根据从数据集中感知学习到的特征分别强化生成图像以及辨别图像真伪的能力;其次,由上一轮经过对抗训练的生成器和鉴别器与度量分数计算模块一起组成仲裁器,该仲裁器将度量生成器与鉴别器对抗训练的结果,并反馈到训练规划中;最后,在网络结构中添加获胜限制以提高模型训练的稳定性,并使用Circle loss函数替换BCE loss函数,使得模型优化过程更灵活、收敛状态更明确。实验结果表明,所提算法在建筑类以及人脸数据集上有较好的生成效果,在LSUN数据集上,该算法的FID指标相较于DCGAN原始算法下降了1.04%;在CelebA数据集上,该算法的IS指标相较于DCGAN原始算法提高了4.53%。所提算法生成的图像具有更好的多样性以及更高的质量。     

基于直方图平移的视频密文域大容量可逆信息隐藏

针对视频密文域可逆信息隐藏（RDH）嵌入容量不高的问题,提出一种基于直方图平移的视频密文域大容量可逆信息隐藏方案。首先,利用流密码算法对4×4亮度帧内预测模式和运动矢量差值（MVD）的符号位进行加密,形成视频密文域;其次,构造MVD的二维直方图,设计关于（0,0）对称的直方图平移算法;最后,在MVD密文域中进行直方图平移,实现可分离的视频密文域可逆信息隐藏。实验结果表明,与对比方案相比,所提方案的嵌入容量平均提升263.3%,加密视频的平均峰值信噪比（PSNR）最高不超过15.956 dB,含密的解密视频的平均PSNR均能达到30 dB以上。所提方案可以有效提升嵌入容量,适用于更多类型的视频序列。     

基于准三维变换的视频隐写算法

结合离散余弦变换(DCT)的能量压缩能力和离散小波变换(DWT)的多分辨率特性,提出一种基于准三维变换的视频隐写算法。该算法利用二维小波变换描述视频序列的帧内信息,通过一维离散余弦变换描述视频序列的帧间信息,从而有效利用视频序列的空间及时间冗余,将秘密信息嵌入在DCT系数的量化过程中,保证了视频序列的稳定性及秘密信息提取的准确性。实验结果表明,该算法具有较好的视觉不可见性与较高的嵌入容量,且可实现秘密信息的盲提取。     

基于注意力机制的高容量通用图像隐写模型

随着深度学习与隐写技术的发展,深度神经网络在图像隐写领域的应用越发广泛,尤其是图像嵌入图像这一新兴的研究方向.主流的基于深度神经网络的图像嵌入图像隐写方法需要将载体图像和秘密图像一起输入隐写模型生成含密图像,而最近的研究表明,隐写模型仅需要秘密图像作为输入,然后将模型输出的含密扰动添加到载体图像上,即可完成秘密图像的嵌入过程.这种不依赖载体图像的嵌入方式极大地扩展了隐写的应用场景,实现了隐写的通用性.但这种嵌入方式目前仅验证了秘密图像嵌入和恢复的可行性,而对隐写更重要的评价标准,即隐蔽性,未进行考虑和验证.提出一种基于注意力机制的高容量通用图像隐写模型USGAN,利用注意力模块, USGAN的编码器可以在通道维度上对秘密图像中像素位置的扰动强度分布进行调整,从而减小含密扰动对载体图像的影响.此外,利用基于CNN的隐写分析模型作为USGAN的目标模型,通过与目标模型进行对抗训练促使编码器学习生成含密对抗扰动,从而使含密图像同时成为攻击隐写分析模型的对抗样本.实验结果表明,所提模型不仅可以实现不依赖载体图像的通用嵌入方式,还进一步提高了隐写的隐蔽性.     

基于运动矢量的视频隐写方法

为减小秘密信息嵌入对载体视频的修改率,提出了一种基于运动矢量及线性分组码的视频隐写方法。该方法在原始视频进行H.264压缩过程中将秘密信息嵌入到其运动矢量中。线性分组码的使用不仅可大幅提高载体视频的运动矢量利用率,而且可有效降低运动矢量修改率。所提算法不仅具有计算复杂度低、视觉不可见性高的特点,而且可以实现秘密信息的盲提取。实验表明,该方法在保持良好的视频质量的前提下,可以满足隐蔽通信对于高嵌入容量的需求。     

无损载体和鲁棒代价结合的JPEG图像鲁棒隐写

目的传统隐写技术在实际社交网络信道上难以保护秘密信息的完整性。在社交网络中,图像往往经过有损压缩信道进行传输,从而导致隐蔽通信失效。为了保证经过压缩信道传输的载密图像鲁棒性,设计安全鲁棒的隐蔽通信技术具有实际应用价值。基于最小化图像信息损失,本文提出无损载体和鲁棒代价结合的JPEG图像鲁棒隐写。方法首先,指出构造无损载体能有效维持隐写安全性和鲁棒性的平衡,对经过压缩信道前后的JPEG图像空域像素块进行差分,构造无损载体以确定鲁棒嵌入域;其次,通过对离散余弦变换(discrete cosine transform, DCT)系数进行"±1"操作,并计算空域信息在压缩传输前后的损失,设计衡量DCT系数抗压缩性能的鲁棒代价;同时,验证在低质量因子压缩信道下鲁棒代价更能区分DCT系数的鲁棒能力,最后,利用校验子格编码(syndrome-trellis code, STC),结合无损载体和鲁棒代价对秘密信息进行嵌入。结果实验在BossBase1.01图像库上进行对比实验,相比于传统JPEG隐写技术,构造无损载体作为嵌入域能有效地将信息平均提取错误率降低24.97%,图像的正确提取成功率提高了21...     

A new steganography algorithm using polar decomposition

Nowadays, the security of communication becomes very important with the rapid development of network technology. So, the transmission and distribution of the several digital information must be protected and secured against other users. Many steganography techniques have been proposed for embedding secret digital data in other digital data. In this article, we propose a new steganography algorithm based on a linear algebraic tool that is the polar decomposition (PD) for hiding secret data in an image. A host image is selected and divided into blocks of size 2 × 2, a PD is applied on each block, and the secret data are embedded in suitable blocks. Experimental results show that our proposed algorithm gives a higher hiding capacity, achieves good imperceptibility, and also provides a high degree of security against common types of attacks such as compression attack with quality 10%, gamma correction attack, and impulse noise attack.