一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法技术

本发明专利技术提供一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法，首先通过伪随机序列来对码本置乱，然后利用置乱后码本索引来对密图像素伪随机编码以避免密图直接信道传输；其次将编码后索引位置转换为32进制数序列并进一步通过24进制与9进制数序列进行表达；最后将序列中每个24进制和9进制数分别通过随机生成的选择题排列顺序编号以及填空题答案相对于随机偏移量进行间接表达来产生随机试题；同现有方法相比，所提方法避免了密图信道直接传输，采用含密试题生成的方式来避免对额外载体修改和传统无嵌入无载体信息隐藏容量小、需构建和维护大文本或图像数据库，搜索代价高等问题，而仅需通过正确密钥对密图进行恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法
本专利技术属于图像信息安全和数字图像信号处理交叉领域，涉及一种密图无载体伪装与恢复方法，特别涉及一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法。
技术介绍
当前伴随着深度学习的不断深入和人工智能的继续发展，基于大数据的机器学习以及量子计算机初现端倪，使得传统以图像音频为主要传输介质的多媒体信息安全的形势变得更为严峻。而与此同时，伴随着压缩技术的不断发展，也使得传统基于修改式嵌入的信息隐藏可供利用的冗余空间越来越小，而另一方面，基于机器学习的隐写分类器维数不断提高，甚至出现了34761维的空域富特征模型，导致传统信息隐藏的隐匿信息而不被发现的可能性越来越小，而所有这些也使得传统基于修改式嵌入的信息隐藏技术发展陷入了瓶颈。如何有效地进行下一代信息隐藏技术研究，来自北京和上海的专家于2014年5月召开的全国信息隐藏与多媒体安全专家研讨会首次提出了“无载体信息隐藏”。2015年3月在武汉召开的第12届全国信息隐藏大会上，北京电子技术应用研究所所长郭云彪研究员在大会特邀报告：信息隐藏之我见，将无载体信息隐藏技术列入了未来信息隐藏的前沿阵地。2016年10月在合肥召开的第13届全国信息隐藏大会将无载体信息隐藏正式定位为第2代信息隐藏技术，2个会议主题报告都与无载体信息隐藏直接相关。相对于传统修改嵌入式信息隐藏，无载体信息隐藏强调的是不需要额外的嵌入载体，直接由秘密信息驱动产生和获取含密载体。针对文本无载体信息隐藏，分别给出了：ChenXY，2017.(ChenXY,ChenS,Wu,YL.CoverlessinformationhidingmethodbasedontheChinesecharacterencoding[J].JournalofInternetTechnology,2017,18(2):313-320.)基于中文字符编码、ChenXY，2015.(ChenXY,SunHY,TobeY,ZhouZL,SunXM.CoverlessinformationhidingmethodbasedontheChinesemathematicalexpression[C]//InternationalConferenceonCloudComputingandSecurity.SpringerInternationalPublishing,2015:133-143.)中文数学表达式和ZhouZL，2016.(ZhouZL,MuY,Yang,CN,Zhao,NS.Coverlessmulti-keywordsinformationhidingmethodbasedontext[J].InternationalJournalofSecurityandItsApplications,2016,10(9):309-320.)多关键字隐藏的无嵌入无载体文本信息隐藏；针对图像无载体信息隐藏，有：ZhouZL，2015.(ZhouZL,SunHY,HaritRH,ChenXY,SunXM.Coverlessimagesteganographywithoutembedding[C]//InternationalConferenceonCloudComputingandSecurity.SpringerInternationalPublishing,2015:123-132.)基于块均值比较、YuanCS，2017.(YuanCS,XiaZH,SunXM.CoverlessimagesteganographybasedonSIFTandBOF[J].JournalofInternetTechnology,2017,18(2):435-442.)基于SIFT(ScaleInvariantFeatureTransform)和BOF(BagofFeatures)鲁棒哈希特征以及周志立，2016.(周志立,曹燚,孙星明.基于图像Bag-of-Words模型的无载体信息隐藏[J].应用科学学报,2016,34(5):527-536.)基于图像视觉词汇BOW(BagofWords)局部分词匹配和全局有序的无嵌入无载体图像信息隐藏。这些方法的基本思想是将秘密信息划分为小段，将小段经变换后附带特定的用户标识信息，然后在海量大文本或图像数据库中借助预先建立好的倒排索引来寻找匹配的文本或图像集合，由于整个秘密信息的隐藏过程不涉及到对分发文本或图像的任何修改，而只借助海量数据库穷尽搜索，因此对于任意一张分发的文本或图像，都是正常无法检测出异常的自然文本或自然图像，因此可以抵抗密写分析，而与此同时，只有掌握正确用户标识信息的合法用户才能获取隐藏的秘密信息。但这类方法存在的问题是：①正常文本和图像对与之不相关的秘密信息的表现能力十分有限，若需要数据库中文本和图像具有足够的表达能力，则需收集足够多的样本，例如：对于文本无嵌入无载体信息隐藏，ChenXY，2017、ChenXY，2015和ZhouZL，2016的无嵌入无载体文本信息隐藏方法的平均嵌入容量仅为2.07、1和1.57个中文字符/文本，为了使所构建的数据具有充分地表现能力，ChenXY，2017构造的文本数据库大小约为10个GB，平均每个文档的尺寸大约为2KB；ZhouZL，2016构造的文本数据库为10.2个GB，平均每个文档的尺寸大约为1KB；对于图像无载体信息隐藏，ZhouZL，2015和YuanCS，2017的嵌入容量是8比特/图像，周志立，2016直接建立起图像视觉词汇与中文关键词的一一对应关系，但每张图像仅能利用1个局部分块存储1个视觉词汇，因此该方法对应的嵌入容量为1个中文关键词/图像，若该方法不存在分词字典，则只能按单汉字进行编码，因此该方法的嵌入容量为8比特/图像，若该方法中存在汉字分词字典，则当平均汉字长度为2和3时，分词字典数量为100时，根据周志立，2016给出的实验数据，该方法的嵌入容量仅为1.57和1.86中文字符/图像。②随着数据库文本和图像信息表达能力的增强，需要搜索的数据量也呈几何级数增加，即使借助倒排索引，对于大数据量的搜索、存储和维护也将是一个沉重的负担，例如：ChenXY，2017所构建的文本数据库包含2n个提取标识，而每个标识符后面应出现所有的关键词，即使为每个标识符建立该标识符全部关键词所在文档访问路径的倒排索引，以n＝4,5,…,10时，该方法每个标识符所对应倒排索引文件约为8.4MB～9.5MB。ChenXY，2015和ZhouZL，2016尽管通过选择汉字中最常出现的50个偏旁部首来将提取标识符的数量降低为50个，但依然要借助倒排索引来提高检索速度，ZhouZL，2016建立的倒排索引包含出现频度最高的前50个标识，每个标识对应的全部关键字，以及出现该标识符和关键字组合所在的文档集合。针对图像，ZhouZL，2015和YuanCS，2017将数据库中的每张图像分别映射为8bit信息作为对秘密信息1个字节的表达，不同的是，ZhouZL，2015是通过图像划分的9个分块块均值比较的方法来产生8比特信息，YuanCS，2017则依据图像的SIFT特征并结合图像数据集的K均指聚类以及BOF特征来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：输入分辨率为m×n的秘密图像S＝(si,j)m×n,si,j∈{0,1,…,2

【技术特征摘要】
1.一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：输入分辨率为m×n的秘密图像S＝(si,j)m×n,si,j∈{0,1,…,2P-1}，用户初始值系统参数暂态阈值参数t∈(0,1)，消除暂态效应的迭代次数IT＞0并将秘密图像S＝(si,j)m×n转换为1维秘密图像序列Ps＝(pk)mn；第2步：将和映射为系统参数和系统初始值初始化随机序列X＝φ，索引位置序列PID＝φ，码本序列M＝(0,1,…,2P-1)，Ps序列索引值k＝0；第3步：记xi,yi分别为和产生的第i个随机数，并通过xi,yi以及暂态阈值参数t∈(0,1)和消除暂态效应的迭代次数IT＞0来对xi,yi的生成过程施加随机扰动，将最终生成的xi保留作为随机序列X中的元素；第4步：若X包含2P个元素，则将M中的元素重新排列生成随机编码序列M′，查找Ps序列元素pk在M′中的索引位置id∈{0,1,…,2P-1}并将id添加至索引位置序列PID中，将M＝M′并置X＝φ,k＝k+1；第5步：反复执行第3步和第4步，直至k＝mn；第6步：将索引位置序列PID转换为32进制数序列其中的长度为l1，然后进一步将划分为24进制数序列和9进制数序列且满足第7步：初始化L1＝φ，将和映射为系统参数和置i＝0；第8步：记xi,yi为和分别迭代产生的第i个随机数，并通过暂态阈值参数t∈(0,1)和消除暂态效应的迭代次数IT＞0来对xi,yi的生成过程施加随机扰动，将xi,yi量化为随机操作数op0,op1∈[1,50]，操作符Δ∈{+,-}以及试题正确答案ansi和题干Ti，并由产生伪装索引id∈[0,23]；第9步：根据id和ansi产生实际输出的4个选项ai,bi,ci,di，将sti＝(Ti,ai,bi,ci,di,ansi)加入L1，置i＝i+1；第10步：反复执行第8步～第9步，直至i＝l1；第11步：初始化L2＝φ，将和映射为系统参数和置i＝0；第12步：记xi,yi为和分别迭代产生的第i个随机数，并通过暂态阈值参数t∈(0,1)和消除暂态效应的迭代次数IT＞0来对xi,yi的生成过程施加随机扰动，将xi,yi量化为随机数id∈[0,91]，利用xi,yi和id来确定试题正确答案ansi，操作符Δ∈{+,-}，2个操作数op0,op1以及题干Ti，将sti＝(Ti,ansi)加入L2，置i＝i+1；第13步：反复执行第12步，直至i＝l1；第14步：将L＝(L1,L2)输出，作为随机生成的试题。2.如权利要求1所述的一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法，其特征在于第1步将秘密图像S＝(si,j)m×n转换为1维秘密图像序列Ps＝(pk)mn的具体方法是将秘密图像S＝(si,j)m×n,si,j∈{0,1,…,2P-1}按式(1)转换为1维秘密图像序列Ps＝(pk)mn；pk＝si,j,k＝jm+i(1)；第2步将和映射为系统参数和系统初始值的具体方法是将按式(2)映射为系统参数将按式(3)映射成系统初始值第7步将和映射为系统参数和的具体方法为将按式(2)映射为将按式(3)映射为然后通过式(2)和式(3)分别将和转换为和第11步将和映射为系统参数和的具体方法是将按式(2)映射为将按式(3)映射为然后通过式(2)和式(3)分别将和转换为和3.如权利要求1所述的一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法，其特征在于第4步将M中的元素重新排列生成随机编码序列M′的具体方法是将X降序排列为X′并根据序列X和X′相同元素的位置映射关系将M置乱为随机码本M′；第3步由和产生xi,yi的具体方法由式(4)迭代产生x＝μx(1-x)(4)；第3步通过xi,yi以及暂态阈值参数t∈(0,1)和消除暂态效应的迭代次数IT＞0来对xi,yi的生成过程施加随机扰动的具体方法是若|xi-yi|≤t，则将xi,yi分别迭代式(4)产生的第i+IT个随机数作为xi,yi；第8步由和产生xi,yi的具体方法由式(4)迭代产生；第8步通过暂态阈值参数t∈(0,1)和消除暂态效应的迭代次数IT＞0来对xi,yi的生成过程施加随机扰动的具体方法是若|xi-yi|≤t，则将xi,yi分别迭代式(4)产生的第i+IT个随机数作为xi,yi；第12步由和产生xi,yi的具体方法由式(4)迭代产生；第12步通过暂态阈值参数t∈(0,1)和消除暂态效应的迭代次数IT＞0来对xi,yi的生成过程施加随机扰动的具体方法是若|xi-yi|≤t，则将xi,yi分别迭代式(4)产生的第i+IT个随机数作为xi,yi。4.如权利要求1所述的一种非直接传输和随机码本的密图无载体试题伪装方法，其特征在于第6步将索引位置序列PID转换为32进制数序列的具体方法为将PID转换为2进制比特位串并以5位2进制位为一组形成为32进制数序列第6步将划分为24进制数序列和9进制数序列的具体方法为按式(5)划分：式(5)中，和分别是序列和中的元素；第8步将xi,yi量化为随机操作数op0,op1∈[1,50]，操作符Δ∈{+,-}以及试题正确答案ansi和题干Ti的具体方法是式(6)；第8步由产生伪装索引id∈[0,23]的具体方法是式(7)；第9步根据id和ansi产生实际输出的4个选项ai,bi,ci,di的具体方法是根据id对4个...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵利平，陆海，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61