CN113221078B - 一种针对即时通信系统信息截屏外泄的水印追踪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种针对敏感通信信息截屏外泄的水印追踪方法，属于图像水印信息处理领域。目前即时通信系统（如微信、飞书）中的通信信息可能包含企业内部的敏感数据，若将企业敏感数据泄露则可能造成企业损失；针对企业内部敏感信息截屏外泄这一问题，本发明设计了一种水印追踪算法。这一算法通过在Web系统或APP客户端的截图背景中嵌入隐藏水印，当敏感信息泄露后在不需要原图的前提下提取水印从而实现对内部泄密者的追踪。

Description

一种针对即时通信系统信息截屏外泄的水印追踪方法
技术领域
本发明涉及的是一种针对敏感通信信息截屏外泄的水印追踪方法，属于图像水印信息处理领域。
背景技术
即时通信系统(如微信、飞书)中的通信信息可能包含企业内部的敏感数据，若将企业敏感数据泄露则可能造成企业损失。
目前国内已经公开或者授权的专利中，与本专利相关的有2项，第1项为“图片文件追踪方法”(申请号：201210050514.9)，其将计算机信息与操作用户私钥作为水印添加至图片中，且通过计算机中的插件对图片进行监测，图片每被操作一次都需要重新添加一次水印。因其需要密钥，并与计算机密切相关，因此仅适用于基于PKI的企业内网中。第2项为“一种用于信息泄密跟踪的微色差水印处理方法及系统”(申请号：201710480583.6)，该发明通过将所有像素点的RGB值中B项修改为偶数来区别是否隐藏信息，水印的添加遍布整个图像，算法未考虑裁剪攻击带来的影响，同时该发明添加水印的方式与本发明利用统计特性隐藏信息有较大区别。
发明内容
本发明通过将截屏背景的每行像素修改为服从正态分布的随机数来隐藏相关的身份信息，并在提取时利用正态分布的统计特性获取相应信息。此外发明还引入了扩频通信的方法，将每8行作为一个隐藏单位(即8行中每行隐藏相同信息)，来保障发明的稳健性。本发明因使用统计特性来隐藏信息，可以在不需要原截屏图片的情况下，完成身份信息的提取，实现身份追踪。
本发明包含水印嵌入和水印提取两部分，且针对通讯系统中常见的纯白色背景和纯彩色背景，提出具体的解决办法。
一、水印嵌入
二、水印提取
附图说明
下面将结合附图及实例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是水印嵌入部分的实现过程图；
图2是水印提取部分的实现过程图。
具体实施方案
一、水印嵌入
发明中水印嵌入部分的实现过程如附图1所示。
步骤1：背景类别判定：首先需要对系统聊天界面背景类别进行判定，包含白色背景和纯彩色背景，以此确定将要实现的水印嵌入方法。
①在背景图片中随机选择一个像素点，查看其R、G、B三个分量。
②若R＝G＝B＝255，则证明其为白色背景图片；若R、G、B三个分量不相同，则表示背景图片为纯彩色。
步骤2：选取水印嵌入算法：针对不同颜色的背景图片，选取相应的水印嵌入方法。
(1)白色背景水印嵌入
①在分辨率为m*n的背景图片中(m表示背景图片的像素行，n表示图片的像素列，下同)，以8行作为水印嵌入的一个基本单位进行分段，图片可隐藏m/8比特的信息。
②在嵌入第i比特信息时，若i为0，则产生一个均值Mu为250，方差Sigma为1的大小为8*n的满足正态分布的随机序列；若i为1，则产生一个均值Mu为240，方差Sigma为1的大小为8*n的满足正态分布的随机序列。
③对产生的序列进行大小限制，若随机序列中存在大于255的值，则将其强制修改为255，其余值不变。
④使用修改后的随机序列替换原第((i-1)*8)+1行至第i*8行的像素值。
⑤对所有分段进行②-④的水印嵌入后，得到含水印的截屏文件。
(2)彩色背景水印嵌入
①获取像素中R、G、B三个分量的值r，g，b；
②在分辨率为m*n的背景图片中，以8行作为水印嵌入的一个基本单位进行分段，图片可隐藏m/8比特的信息。
③在嵌入第i比特信息时，若i为1，则产生三个大小为8*n的满足正态分布的随机序列，均值和方差分别为(r,1)、(g,1)、(b,1)；若i为0，则产生三个大小为8*n的满足正态分布的随机序列，均值和方差分别为(r-10,1)、(g-10,1)、(b-10,1)。
④对产生的三个随机序列进行大小限制，若值大于255，则将其强制修改为255，其余保持不变。
⑤将修改后的三个随机序列进行叠加，产生最后的随机序列值，并替换原第((i-1)*8)+1行至第i*8行的像素值。
⑥对所有分段进行②-⑤的水印嵌入后，得到含水印的截屏文件。
二、水印提取
当发现敏感信息被截屏外泄时，可以从外泄的截屏图片中提取水印追踪泄露者身份。发明中水印提取部分的实现过程如附图2所示。
步骤1：背景类别判定：首先对截屏背景类别进行判定，以此确定将要实现的水印提取方法。
①在水印图中选取前8行，查看每一行不同像素中R、G、B三个分量对应的正态分布序列均值。
②若三个分量均值相差不大且同时接近250或240，则为白色背景；若三个分量均值相差较大，则为彩色背景。
步骤2：选取水印提取算法：针对不同颜色的背景图片，选取相应的水印提取方法。
(1)白色背景水印提取
①计算图像分辨率大小m*n。
②分别计算每行像素序列的均值u，并在此基础上计算toFi＝|u-250|及toFo＝|u-240|。
③比较toFi和toFo。若toFi<toFo，则该行隐藏信息为比特0，否则该行隐藏信息为比特1。
④对所有行进行②-③的操作，并将结果保存。
⑤压缩扩频后的结果即可得到原始信息：因为嵌入水印时使用8行作为一个隐藏单元，因此在获得结果后，需要将每8比特压缩为1比特。在压缩时取8比特中的众数作为压缩后结果，以此来保障算法稳健性。
⑥压缩得到的码序列即为提取的水印信息。
(2)彩色背景水印提取
①计算图像分辨率大小m*n。
②分别计算每行像素中R、G、B三个分量序列的均值UR、UG、UB，并
将UR、UB、UG作为一组结果保存。
③压缩扩频后的结果：将每8组结果压缩为1组结果。在压缩时取8组中
每个分量的众数作为压缩后该分量的值，以此来保障算法稳健性。
④寻找压缩后的值中各分量值最小的组(URmin、UGmin、UBmin)，比较每
一组结果，若|URmin-UR、UGmin-UG、UBmin-UB|<|10+URmin-UR、10+UGmin-UG、10+UBmin-UB|，则隐藏信息为比特0，否则隐藏信息为比特1，最终转换为只含0和1的码序列。
⑤转换后的码序列即为提取的水印信息。

Claims (1)

1.一种针对即时通信系统信息截屏外泄的水印追踪方法，包括水印嵌入和水印提取两个过程，其特征在于通过数字水印追踪的方式，有效保护了即时通信消息的隐私，防止了截屏外泄的可能性，具体步骤如下：
1.水印嵌入过程
步骤1：背景类别判定：首先需要对系统聊天界面背景类别进行判定，包含白色背景和纯彩色背景，以此确定将要实现的水印嵌入方法；
①在背景图片中随机选择一个像素点，查看其R、G、B三个分量；
②若R＝G＝B＝255，则证明其为白色背景图片；若R、G、B三个分量不相同，则表示背景图片为纯彩色；
步骤2：选取水印嵌入算法：针对不同颜色的背景图片，选取相应的水印嵌入方法；
(1)白色背景水印嵌入
①在分辨率为m*n的背景图片中，其中m表示背景图片的像素行，n表示图片的像素列，以8行作为水印嵌入的一个基本单位进行分段，图片可隐藏m/8比特的信息；
②在嵌入第i比特信息时，若i为0，则产生一个均值Mu为250，方差Sigma为1的大小为8*n的满足正态分布的随机序列；若i为1，则产生一个均值Mu为240，方差Sigma为1的大小为8*n的满足正态分布的随机序列；
③对产生的序列进行大小限制，若随机序列中存在大于255的值，则将其强制修改为255，其余值不变；
④使用修改后的随机序列替换原第((i-1)*8)+1行至第i*8行的像素值；
⑤对所有分段进行②-④的水印嵌入后，得到含水印的截屏文件；
(2)彩色背景水印嵌入
①获取像素中R、G、B三个分量的值r，g，b；
②在分辨率为m*n的背景图片中，以8行作为水印嵌入的一个基本单位进行分段，图片可隐藏m/8比特的信息；
③在嵌入第i比特信息时，若i为1，则产生三个大小为8*n的满足正态分布的随机序列，均值和方差分别为(r,1)、(g,1)、(b,1)；若i为0，则产生三个大小为8*n的满足正态分布的随机序列，均值和方差分别为(r-10,1)、(g-10,1)、(b-10,1)；
④对产生的三个随机序列进行大小限制，若值大于255，则将其强制修改为255，其余保持不变；
⑤将修改后的三个随机序列进行叠加，产生最后的随机序列值，并替换原第((i-1)*8)+1行至第i*8行的像素值；
⑥对所有分段进行②-⑤的水印嵌入后，得到含水印的截屏文件；
2.水印提取过程
当发现敏感信息被截屏外泄时，可以从外泄的截屏图片中提取水印追踪泄露者身份；
步骤1：背景类别判定：首先对截屏背景类别进行判定，以此确定将要实现的水印提取方法；
①在水印图中选取前8行，查看每一行不同像素中R、G、B三个分量对应的正态分布序列均值；
②若三个分量均值相差不大且同时接近250或240，则为白色背景；若三个分量均值相差较大，则为彩色背景；
步骤2：选取水印提取算法：针对不同颜色的背景图片，选取相应的水印提取方法；
(1)白色背景水印提取
①计算图像分辨率大小m*n；
②分别计算每行像素序列的均值u，并在此基础上计算toFi＝|u-250|及toFo＝|u-240|；
③比较toFi和toFo；
若toFi<toFo，则该行隐藏信息为比特0，否则该行隐藏信息为比特1；
④对所有行进行②-③的操作，并将结果保存；
⑤压缩扩频后的结果即可得到原始信息：因为嵌入水印时使用8行作为一个隐藏单元，因此在获得结果后，需要将每8比特压缩为1比特；在压缩时取8比特中的众数作为压缩后结果，以此来保障算法稳健性；
⑥压缩得到的码序列即为提取的水印信息；
(2)彩色背景水印提取
①计算图像分辨率大小m*n；
②分别计算每行像素中R、G、B三个分量序列的均值UR、UG、UB，并将UR、UB、UG作为一组结果保存；
③压缩扩频后的结果：将每8组结果压缩为1组结果，在压缩时取8组中每个分量的众数作为压缩后该分量的值，以此来保障算法稳健性；
④寻找压缩后的值中各分量值最小的组(URmin、UGmin、UBmin)，比较每一组结果，若|URmin-UR、UGmin-UG、UBmin-UB|<|10+URmin-UR、10+UGmin-UG、10+UBmin-UB|，则隐藏信息为比特0，否则隐藏信息为比特1，最终转换为只含0和1的码序列；
⑤转换后的码序列即为提取的水印信息。
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