信息隱藏關鍵技術研究綜述

三亞學院 高華玲

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信息隱藏關鍵技術研究綜述

三亞學院 高華玲

【摘要】為了探明信息隱藏技術的最新研究進展，本文對國內外最新的發展進程進行總結。查閱大量的國內外相關文獻的前提下，歸納了目前信息隱藏的關鍵技術研究方法，并對隱寫分析的最新研究進展進行了剖析。最后對圖像信息隱藏算法的研究前景和應用方向進行了展望。

【關鍵詞】隱寫術；數字水印；信息隱藏；隱寫分析；綜述

1 國內外發展進程

信息隱藏技術起源于數字水印技術。1954年出現第一個電子水印技術，20世紀60-80年代信息隱藏技術發展緩慢。1992年國際上正式提出信息隱形性研究，1993年Tirkel等首次提出“watermark”一詞，標志信息隱藏技術的誕生。

1996年5月英國劍橋大學召開了第一屆信息隱藏學術研討會（IH），對相關術語進行了統一規范。直到2012年IH2012已舉辦14屆。大型國際會議MMSec（ACM Workshop on Multimedia and Security）1998年至2012年也舉辦了14屆。在研究領域上，兩個國際會議越來越趨于一致，在此之后合并為信息隱藏和多媒體安全研討會IH & MMSEC （ACM Information Hiding and Multimedia Security Workshop），第1屆會議于2013年6月在法國舉辦，至2016年6月即將舉辦第4屆會議。數字水印國際學術會議IWDW（International Workshop on Digital-forensics and Watermarking）2016年9月即將在北京舉行第15屆會議。國際會議SPIE-ICDIP（International Conference on Digital Image Processing）數字圖像處理國際會議2009年舉辦第1屆，目前第8屆會議將于2016年5月在四川成都舉辦。國內會議全國信息隱藏暨多媒體信息安全學術大會（CIHW），自1999年舉辦第1屆到2016年10月合肥即將召開的第14屆大會。

表1 信息隱藏技術研究方法的歸納

20世紀90年代以來，各大科研院所大量學術研究在進行。美國北德克薩斯大學計算機輔助設計實驗室研究出多款面向圖像和視頻的數字水印芯片。中國高校和科研院所也非常積極，如北京大學的計算機科學技術研究所、上海交通大學等。

2 圖像信息隱藏算法歸納比較

信息隱藏是將秘密信息隱藏在其他媒體中，通過載體的傳輸，實現秘密信息的傳遞。信息隱藏技術主要研究隱寫術和數字水印。信息隱藏在載入隱藏信息后要保證其不可感知性，隱藏信息要能抵御外部攻擊，就是要具有魯棒性。隱寫術強調隱藏容量，對魯棒性要求不多，但是數字水印則強調版權的保護，要魯棒性非常好，隱藏容量不要太大。

信息隱藏的載體包括文本、圖像、音頻、視頻和微粒DNA等。目前絕大多數的研究都是以圖像為載體，本文將以圖像載體進行相關技術歸納（見表1）。

3 隱寫分析的研究進展

隱寫分析包括隱寫檢測與秘密信息提取兩個過程，是隱寫術的逆向分析。隱寫分析揭示媒體中秘密信息的存在或指出媒體中存在隱寫信息的可疑性。因所持有的信息的不同，隱寫分析有6種情況：僅有含密對象、僅有秘密信息、有隱寫工具和秘密信息、僅有隱寫工具、有隱寫算法和原始載體和含密對象。通常原始載體很難獲得，非盲檢測有局限性，目前盲檢測是隱寫分析的主要方向。

隱寫分析的檢測方法主要有專用的隱寫分析和通用的隱寫分

析。專用的隱寫分析針對某一類別的隱寫算法，僅針對空域的方法或僅針對變換域。通用的隱寫分析方法同時檢測空域和變換域。

3.1 專用的隱寫分析方法

空域的LSB隱寫工具EzStego、Stehide、S-Tools、Gifshuffle、Stash、BPCS、Stagano等是隱寫分析主要對象。隱寫分析的方法主要通過秘密信息嵌入方式對載體圖像的統計特征的影響進行分析，例如差分直方圖統計分布特征法、基于SPAM特征的算法、基于LSB的灰度級變化率的方法、LSB與其他位平面相關性比較法、統計圖像LSB序列的短重碼距離法等［1］。

變換域的隱寫分析方法主要是針對DCT域隱寫工具JPHide、Jsteg、Jsteg-Shell、F5、MB、Outguess等，例如針對JSteg工具的隱寫分析檢測，通過統計顏色頻度檢測連續嵌入的秘密信息［2］。

3.2 通用的隱寫分析方法

通用的隱寫分析要對圖像的特征值進行選取，并確定閾值的大小，算法的復雜性較高，隱寫分析的結果并不理想。Farid等人提出QFM方法統計小波域系數，并用支持向量機判別，對DCT隱寫效果較好［3］。

4 研究趨勢與應用

目前，數字水印是解決數字知識產權保護的主要途徑。信息隱藏還應用在數字信號傳輸過程中的數據完整性的鑒定，以及秘密信息以多媒體為載體進行的安全傳輸中。近年來信息隱藏技術在電子商務領域用來確認網上交易的進程，使交易雙方不能抵賴。

隱寫分析的方法理論研究、評價方法和運行系統是今后研究的主要方面。理論研究上，統計分析是主流，隱寫分析可簡化成為載體圖像的噪聲檢測問題，目標是要區分隨機噪聲和秘密信息。隱寫分析的全自動檢測系統是隱寫分析系統的探索方向。

參考文獻

［1］熊鋼，平西建，張濤 等.基于區域隨機性度量的LSB匹配隱寫分析［J］.計算機研究與發展，2013，50（5）﹕942-950.

［2］Westfeld A，Pfitzmann A.Attacks on Steganographic Systems［C］//International Workshop on Information Hiding.Springer-Verlag，1999﹕61-76.

［3］Farid H.Steganalysis using color wavelet statistics and oneclass support vector machines［J］.Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering，2004，5306﹕35-45.

項目基金：三亞學院校級一般項目（No.XYZZ1319）、三亞市院地合作項目（No.2013YD43）。

作者簡介：

高華玲（1980—），女，河北唐山人，碩士，講師，主要研究方向：信息隱藏、語義搜索。