李棟 馬雙棚 段妍羽

摘要：信息隱藏技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使個(gè)人也能夠進(jìn)行視頻信息隱藏，對(duì)信息隱藏后的視頻分析成為研究的熱點(diǎn)。基于此，本文將MSU Stego Video視頻信息隱藏工具作為研究對(duì)象，對(duì)其信息隱藏算法及信息數(shù)據(jù)分布進(jìn)行分析，以此視頻信息隱藏分析算法的設(shè)計(jì)，并選擇多個(gè)視頻資源，應(yīng)用MSU軟件進(jìn)行信息隱藏處理，然后應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的分析算法對(duì)視頻資源進(jìn)行分析，分析的結(jié)果顯示，該分析算法可以準(zhǔn)確檢測(cè)出視頻中的秘密信息。

關(guān)鍵詞：信息隱藏；MSU算法；分析算法

前言

在信息隱藏技術(shù)以及隱藏分析技術(shù)相互促進(jìn)發(fā)展的背景下，社會(huì)中出現(xiàn)了大量的隱藏軟件，用于進(jìn)行視頻文件的信息隱藏，但是大部分軟件都只能夠利用視頻文件中的冗余空間實(shí)現(xiàn)信息隱藏，難以將秘密信息與視頻本身的內(nèi)容進(jìn)行有效融合。而MSU隱藏軟件采用魯棒性較強(qiáng)的隱藏算法，將秘密信息與視頻本身內(nèi)容進(jìn)行有效融合，嵌入數(shù)據(jù)的不可感知性相對(duì)較高。因此，本文選擇該軟件進(jìn)行視頻信息隱藏處理，驗(yàn)證分析算法的準(zhǔn)確性。

1.視頻信息隱藏分析

本文選擇MSU Stego Video視頻信息隱藏工具作為研究對(duì)象，進(jìn)行視頻信息隱藏分析算法的設(shè)計(jì)，確保視頻信息隱藏的內(nèi)容可以被有效檢測(cè)出來(lái)。觀察MSU 隱藏軟件的應(yīng)用流程可發(fā)現(xiàn)，MSU隱藏軟件應(yīng)用的視頻處理算法為圖像擴(kuò)頻水印算法，在對(duì)秘密信息進(jìn)行預(yù)處理（比如糾錯(cuò)編碼或者加密等處理）之后，形成相應(yīng)的嵌入數(shù)據(jù)，然后將嵌入數(shù)據(jù)從圖像空間域中進(jìn)行疊加嵌入，完成信息隱藏。在信息隱藏的過(guò)程中，用戶可以通過(guò)冗余度參數(shù)以及嵌入強(qiáng)度參數(shù)的設(shè)置，調(diào)整信息嵌入的效果。一般來(lái)說(shuō)，冗余度參數(shù)越大，就表明能夠隱藏的信息量越少；嵌入強(qiáng)度參數(shù)越大，就表明隱藏信息越容易被感知到。

與此同時(shí)，MSU隱藏軟件在進(jìn)行隱藏信息數(shù)據(jù)分布時(shí)，按照逐幀順序嵌入的方式，提供隱藏信息的容量。通常是將32×32像塊作為基本單位，形成與棋盤格類似的數(shù)據(jù)分布模式，在很大程度上提高了嵌入信息的魯棒性，提高了嵌入數(shù)據(jù)的隱蔽性。在進(jìn)行嵌入調(diào)制策略的分析時(shí)，為了避免視頻顏色失真，MSU軟件只通過(guò)圖像亮度分量實(shí)現(xiàn)信息嵌入，并沒有在色度信號(hào)中進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的隱藏，這在一定程度上降低了嵌入數(shù)據(jù)的不可感知性[1]?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，本文進(jìn)行了視頻信息隱藏分析算法的設(shè)計(jì)，具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容將在下文敘述。

2.新型視頻信息隱藏分析算法分析

2.1分析算法的設(shè)計(jì)

通過(guò)上述分析可知，MSU隱藏算法選擇獨(dú)有的分布模式進(jìn)行嵌入數(shù)據(jù)的分布，這在很大程度上提高了算法的魯棒性。雖然這一分布模式和壓縮編碼中的塊效應(yīng)相似，但是兩者仍舊有所差異。本文將MSU算法中的16×16像素塊為例，分析MSU算法隱藏?cái)?shù)據(jù)的特點(diǎn)，具體的塊效應(yīng)示意圖如圖1所示，觀察圖1可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)嵌入會(huì)增強(qiáng)像素塊邊緣（圖1中的實(shí)線邊緣）的塊效應(yīng)，降低內(nèi)部8×8像素塊邊緣（圖1中的虛線邊緣）的塊效應(yīng)，這一特點(diǎn)和塊效應(yīng)的實(shí)際分布趨勢(shì)相反。本文應(yīng)用視頻壓縮過(guò)程中引入的塊效應(yīng)和MSU算法隱藏?cái)?shù)據(jù)中塊效應(yīng)的差距，進(jìn)行視頻信息隱藏分析算法的設(shè)計(jì)，對(duì)MSU視頻信息隱藏工具的隱藏效果進(jìn)行分析。

具體而言，視頻信息隱藏分析算法的設(shè)計(jì)流程如下：第一，應(yīng)用邊界差值檢測(cè)算子DD整合并統(tǒng)計(jì)圖像內(nèi)部各個(gè)位置邊緣的塊效應(yīng)，圖像中任意一個(gè)塊邊緣像素點(diǎn)（i，j）在水平方向及垂直方向上的D算子計(jì)算公式為Dh（i，j）=|f（i，j+1）-f（i，j）|；DV=|f（i+1，j）-（i，j）|。與此同時(shí)，需要在分析算法中應(yīng)用門限截取策略，避免圖像內(nèi)容出現(xiàn)變化之后，對(duì)塊效應(yīng)的檢測(cè)造成不利影響。

第二，為了明確兩個(gè)不同區(qū)域塊效應(yīng)的差異，分析算法需要分別對(duì)不同邊界區(qū)域的塊效應(yīng)因子（如D16與D8）進(jìn)行定義。在應(yīng)用XVID-MPEG4編碼器對(duì)兩個(gè)不同的序列采取壓縮編碼重建處理之后，通過(guò)Container序列對(duì)這兩個(gè)序列的塊效應(yīng)因子的變化狀況進(jìn)行分析，分析的結(jié)果顯示，沒有經(jīng)過(guò)MSU算法隱藏的序列，兩個(gè)塊效應(yīng)因子數(shù)值相差無(wú)幾；經(jīng)過(guò)MSU算法隱藏的?，兩個(gè)塊效應(yīng)因子的數(shù)值相差較大。由此可以看出，視頻信息的塊效應(yīng)分布具有顯著的不均勻特征。

第三，將兩個(gè)塊效應(yīng)因子之間的差值設(shè)為△F，將其作為判斷依據(jù)。如果視頻序列沒有通過(guò)MSU算法進(jìn)行隱藏處理，所得的△F數(shù)值接近于0；如果視頻序列通過(guò)MSU算法進(jìn)行隱藏處理，嵌入了秘密信息，所得的△F數(shù)值將為非0的數(shù)值。因此，通過(guò)對(duì)分析算法判決門限的設(shè)計(jì)，可以檢測(cè)視頻中應(yīng)用MSU算法是否進(jìn)行了信息隱藏。

2.2分析算法的應(yīng)用

為了進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)分析算法的準(zhǔn)確性，本文選取了多個(gè)視頻資源，使用XVD對(duì)視頻資源進(jìn)行壓縮編碼處理，并通過(guò)對(duì)XVD參數(shù)的設(shè)置，提供了多組嵌入強(qiáng)度以及壓縮編碼碼率不同的視頻資源，并選擇一定數(shù)量的視頻資源，對(duì)其進(jìn)行秘密信息的嵌入，應(yīng)用MSU算法實(shí)現(xiàn)隱藏處理，最后采用本文設(shè)計(jì)的分析算法進(jìn)行視頻資源的檢測(cè)分析，從而得出分析算法的有效性。觀察測(cè)試的結(jié)果可知，沒有經(jīng)過(guò)MSU隱藏算法處理的視頻序列，其△F接近于0；經(jīng)過(guò)MSU算法處理的視頻序列所得的△F值較大，和嵌入強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系，△F值和壓縮編碼率之間沒有較大的關(guān)聯(lián)。由此可以看出，本文設(shè)計(jì)的分析算法具有一定的準(zhǔn)確性，可以檢測(cè)出MUS算法處理的視頻嵌入了秘密信息。

但是在實(shí)踐應(yīng)用中，檢測(cè)的序列越短（視頻的長(zhǎng)度越短），計(jì)算所的△F值越容易受到圖像內(nèi)容的影響，使沒有進(jìn)行信息隱藏的視頻得出較大的△F值，從而產(chǎn)生判斷失誤。因此，技術(shù)人員需要進(jìn)行進(jìn)一步研究，合理設(shè)置分析算法的判決門限，避免分析算法的最終檢測(cè)結(jié)果收到視頻圖像的影響[2]。

結(jié)論

綜上所述，信息隱藏技術(shù)的發(fā)展促使社會(huì)中出現(xiàn)了信息隱藏分析技術(shù)，用于分析被隱藏的秘密信息。通過(guò)本文的分析可知，在進(jìn)行信息隱藏分析時(shí)，技術(shù)人員可以利用塊效應(yīng)分布的特征，進(jìn)行隱藏分析算法的設(shè)計(jì)，從而檢測(cè)出不同壓縮碼率以及壓縮強(qiáng)度的隱藏信息，提高視頻信息隱藏分析的有效性，促進(jìn)信息隱藏分析技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。希望本文的分析可以為相關(guān)研究提供理論參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]許繪香，趙冰.基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的視頻信息隱藏分析技術(shù)研究[J].中州大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，33（04）：125-128.

[2]王家驥. 基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的HEVC視頻信息隱藏方法研究[D].寧波大學(xué)，2015.

作者簡(jiǎn)介

李棟，男，陜西潼關(guān)人，1990年8月出生，碩士研究生，研究方向：信息安全。

馬雙棚，男，河南許昌人，1990年4月出生，碩士研究生，研究方向，信息安全。

段妍羽，女，山東海陽(yáng)人，1991年10月出生，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。