TWI566236B - 訊息隱藏方法及系統 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種通信安全技術，尤其是涉及一種訊息隱藏方法及系統。
目前，在音訊資料中隱藏訊息的方式一般是從時域（Time Domain）或頻域（Frequency Domain）寫入，或在離散小波變換（DWT）或離散余弦變換（DCT）係數內以明文或密文的方式隱藏，但一般容易被噪音（noise）干擾或位置換攻擊，如奇數點與偶數點對調而破壞隱藏的訊息內容。
鑒於以上內容，有必要提供一種訊息隱藏方法及系統，可以有效抵抗噪音干擾或位置換攻擊。
所述訊息隱藏系統包括：獲取模組，用於依設定的區間寬度從預處理的音訊資料中選取至少一段音訊資料，每一段音訊資料為一個音訊區間，所述音訊區間包括多個取樣點；切割模組，用於依據每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N，將欲隱藏在每一音訊區間中的訊息切割成若干份；轉換模組，用於將切割後的若干份訊息轉換為若干窗口長度；以及加窗模組，用於根據轉換得到的窗口長度對每一音訊區間加窗，計算每個窗口中的取樣點的平均值，以所述平均值替換對應窗口中第一個取樣點的值。
所述訊息隱藏方法包括步驟：依設定的區間寬度從預處理的音訊資料中選取至少一段音訊資料，每一段音訊資料為一個音訊區間，所述音訊區間包括多個取樣點；依據每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N，將欲隱藏在每一音訊區間中的訊息切割成若干份；將切割後的若干份訊息轉換為若干窗口長度；根據轉換得到的窗口長度對每一音訊區間加窗；以及計算每個窗口中的取樣點的平均值，以所述平均值替換對應窗口中第一個取樣點的值。
相較於習知技術，本發明所述之訊息隱藏方法及系統，能夠根據欲隱藏的訊息，對音訊資料加窗並做平均處理，從而調整該音訊資料的熵值，以在該音訊資料中隱藏訊息。而在解碼時，是基於一段音訊區間進行分佈統計並與機率相乘計算出熵值，來獲得被隱藏的訊息，而位元置換攻擊和噪音攻擊均對熵值計算影響非常小，因此可以有效抵抗噪音干擾或位置換攻擊，保證隱藏的訊息不被破壞。
圖1係為本發明訊息隱藏系統較佳實施方式的功能模組圖。
圖2係為本發明訊息隱藏方法較佳實施方式的流程圖。
參閱圖1所示，係為本發明訊息隱藏系統10較佳實施方式的功能模組圖。所述訊息隱藏系統10運行於電子裝置2中，電子裝置2中還包括儲存器20、處理器30和音訊緩衝器40。音訊緩衝器40儲存預處理的音訊資料。
所述訊息隱藏系統10用於根據欲隱藏的訊息，對音訊緩衝器40內的音訊資料加窗（Windowing）並做平均處理，從而調整該音訊資料的熵值，以在該音訊資料中隱藏訊息。所述訊息可以是下載該音訊資料的裝置的ID或MAC位址、使用者資訊、下載日期及時間等。
所述訊息隱藏系統10包括獲取模組100、切割模組200、轉換模組300、加窗模組400及判斷模組500。所述模組被配置成由一個或多個處理器（本實施方式為處理器30）執行，以完成本發明。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段。儲存器20用於儲存訊息隱藏系統10的程式碼等資料。
所述獲取模組100用於依設定的區間（Slot）寬度從音訊緩衝器40的預處理的音訊資料中取出一段音訊資料，該段音訊資料為一個音訊區間。其中，預處理的音訊資料包括多個取樣點（Symbol）。例如，設定的區間寬度為256個取樣點，獲取模組100從音訊緩衝器40內取出256個取樣點的音訊區間。
所述切割模組200用於依據每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N，將欲隱藏在該音訊區間中的訊息切割成若干份。例如，欲隱藏的訊息為010111000011010101，若每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N=3比特，則將欲隱藏的訊息按3比特進行切割，得到切割後的訊息為010，111，000，011，010及101。所述欲隱藏的訊息可以從儲存器20或其他下載該音訊資料的裝置中獲取。
在本實施方式中，預先設定每個取樣點包含2、4、8、16、32、64、128還是256種熵值狀態，然後根據所述熵值狀態的種數確定該最大位數，例如256種熵值狀態對應的最大位元數N=8=log2(256)比特，8種熵值狀態對應的最大位元數N=3=log2(8)比特等。
所述轉換模組300用於將切割後的若干份訊息分別轉換為若干窗口長度。在本實施方式中，切割後的每份訊息代表窗口長度的類型編號。例如，當最大位數N=3=log2(8)比特時，切割後的訊息一共可以代表8種類型的窗口長度（或熵值狀態）。上述切割後的訊息010，111，000，011，010及101分別對應第2類、第7類、第0類、第3類、第2類及第5類的窗口長度。類型編號和窗口長度之間的對應關係可以預先記錄在映射表中，並儲存至儲存器20。例如第2類對應的窗口長度為7個取樣點，第7類對應的窗口長度為20個取樣點，第0類對應的窗口長度為2個取樣點等。轉換模組300根據切割後的每份訊息得到對應的類型編號，再從映射表中查詢該類型編號對應的窗口長度，即可將切割後的每份訊息轉換為對應的窗口長度。
所述加窗模組400用於根據轉換得到的窗口長度對該音訊區間加窗，計算每個窗口中的取樣點的平均值，以該平均值替換窗口中第一個取樣點的值。例如，從音訊區間的第一個取樣點開始以第2類窗口長度即對連續的7個取樣點加窗，計算窗口內7個取樣點的平均值，以該平均值替換窗口中第一個取樣點的值，然後向後平移一個取樣點，以第7類窗口長度即對連續的20個取樣點加窗，計算窗口內20個取樣點的平均值，以該平均值替換窗口中第一個取樣點的值，依此類推。處理後的音訊區間可以放回所述音訊緩衝器40中，取代該音訊區間的原始音訊資料。
在本實施方式中，可以在多聲道的音訊資料（例如5.1聲道、7.1聲道等）中隱藏訊息，並且對於該音訊區間的多個聲道，加窗模組400採用相同的加窗和平均處理來隱藏同一段訊息。當該音訊區間的多個聲道全部處理完畢後，再將處理後的音訊區間放回所述音訊緩衝器40中，取代該音訊區間的原始音訊資料。
所述判斷模組500用於判斷音訊緩衝器40內預處理的音訊資料是否全部處理完畢。當還未處理完畢時，獲取模組100繼續取出下一個音訊區間，然後重複以上過程至預處理的音訊資料全部處理完畢。當預處理的音訊資料全部處理完畢後，則調整了該處理後的音訊資料的熵值，從而將訊息隱藏至該處理後的音訊資料中。
當讀取該處理後的音訊資料時，可以將該處理後的音訊資料和原始音訊資料分別按預定區間寬度進行切割，計算相應音訊區間的熵值，然後進行比對，從而對該處理後的音訊資料進行解碼，得到隱藏的訊息。例如，可以將處理後的音訊資料以256個取樣點的區間寬度取出，將該音訊區間中的取樣點放在(-1,1)的範圍內並分為50個資料段（BIN），然後進行分佈統計（即分別計算每個資料段內的取樣點個數），再分別與1/50的機率相乘後累加，得到該音訊區間的熵值，最後與原始音訊資料該音訊區間的熵值進行比對。
參閱圖2所示，係為本發明訊息隱藏方法較佳實施方式的流程圖。所述訊息隱藏方法應用於電子裝置2中，透過處理器30執行儲存器20中儲存的程式碼實現。所述訊息隱藏方法可以根據欲隱藏的訊息，對音訊緩衝器40內的音訊資料加窗並做平均處理，從而調整該音訊資料的熵值，以在該音訊資料中隱藏訊息。
步驟S10，依設定的區間寬度（例如256個取樣點）從音訊緩衝器40的預處理的音訊資料中取出一段音訊資料，該段音訊資料為一個音訊區間。
步驟S12，依據每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N，將欲隱藏在該音訊區間中的訊息切割成若干份。例如，欲隱藏的訊息為010111000011010101，若每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N=3比特，則將欲隱藏的訊息按3比特進行切割，得到切割後的訊息為010，111，000，011，010及101。所述欲隱藏的訊息可以從儲存器20或其他下載該音訊資料的裝置中獲取。
在本實施方式中，預先設定每個取樣點包含2、4、8、16、32、64、128還是256種熵值狀態，然後根據所述熵值狀態的種數確定該最大位數，例如256種熵值狀態對應的最大位元數N=8=log2(256)比特，8種熵值狀態對應的最大位元數N=3=log2(8)比特等。
步驟S14，將切割後的若干份訊息分別轉換為若干窗口長度。在本實施方式中，切割後的每份訊息代表窗口長度的類型編號。例如，當最大位數N=3=log2(8)比特時，切割後的訊息一共可以代表8種類型的窗口長度（或熵值狀態）。上述切割後的訊息010，111，000，011，010及101分別對應第2類、第7類、第0類、第3類、第2類及第5類的窗口長度。類型編號和窗口長度之間的對應關係可以預先記錄在映射表中，並儲存至儲存器20。例如第2類對應的窗口長度為7個取樣點，第7類對應的窗口長度為20個取樣點，第0類對應的窗口長度為2個取樣點等。根據切割後的每份訊息得到對應的類型編號，再從映射表中查詢該類型編號對應的窗口長度，即可將切割後的每份訊息轉換為對應的窗口長度。
步驟S16，根據轉換得到的窗口長度對該音訊區間加窗，計算每個窗口中的取樣點的平均值，以該平均值替換窗口中第一個取樣點的值。例如，從音訊區間的第一個取樣點開始以第2類窗口長度即對連續的7個取樣點加窗，計算窗口內7個取樣點的平均值，以該平均值替換窗口中第一個取樣點的值，然後向後平移一個取樣點，以第7類窗口長度即對連續的20個取樣點加窗，計算窗口內20個取樣點的平均值，以該平均值替換窗口中第一個取樣點的值，依此類推。處理後的音訊區間可以放回所述音訊緩衝器40中，取代該音訊區間的原始音訊資料。
在本實施方式中，可以在多聲道的音訊資料（例如5.1聲道、7.1聲道等）中隱藏訊息，並且對於該音訊區間的多個聲道，採用相同的加窗和平均處理來隱藏同一段訊息。當該音訊區間的多個聲道全部處理完畢後，再將處理後的音訊區間放回所述音訊緩衝器40中，取代該音訊區間的原始音訊資料。
步驟S18，判斷音訊緩衝器40內預處理的音訊資料是否全部處理完畢。當還未處理完畢時，返回步驟S10繼續取出下一個音訊區間，然後重複步驟S12-S16至預處理的音訊資料全部處理完畢。當預處理的音訊資料全部處理完畢後，則調整了該處理後的音訊資料的熵值，從而將訊息隱藏至該處理後的音訊資料中。
當讀取該處理後的音訊資料時，可以將該處理後的音訊資料和原始音訊資料分別按預定區間寬度進行切割，計算相應音訊區間的熵值，然後進行比對，從而對該處理後的音訊資料進行解碼，得到隱藏的訊息。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅爲本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式爲限，舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
2‧‧‧電子裝置
10‧‧‧訊息隱藏系統
20‧‧‧儲存器
30‧‧‧處理器
40‧‧‧音訊緩衝器
100‧‧‧獲取模組
200‧‧‧切割模組
300‧‧‧轉換模組
400‧‧‧加窗模組
500‧‧‧判斷模組
S10～S18‧‧‧訊息隱藏方法步驟
無
S10~S18‧‧‧訊息隱藏方法步驟
Claims (9)
- 一種訊息隱藏方法，該方法包括步驟：
依設定的區間寬度從預處理的音訊資料中選取至少一段音訊資料，每一段音訊資料為一個音訊區間，所述音訊區間包括多個取樣點；
依據每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N，將欲隱藏在每一音訊區間中的訊息切割成若干份；
將切割後的若干份訊息轉換為若干窗口長度；
根據轉換得到的窗口長度對每一音訊區間加窗；以及
計算每個窗口中的取樣點的平均值，以所述平均值替換對應窗口中第一個取樣點的值。 - 如申請專利範圍第1項所述之訊息隱藏方法，其中，所述最大位元數N根據預先設定的每個取樣點包含的熵值狀態的種數確定。
- 如申請專利範圍第1項所述之訊息隱藏方法，其中，所述切割後的每份訊息代表窗口長度的類型編號，所述類型編號和窗口長度之間的對應關係預先記錄在映射表中，所述將切割後的若干份訊息轉換為若干窗口長度的步驟包括：根據所述切割後的每份訊息得到對應的類型編號，從所述映射表中查詢所述類型編號對應的窗口長度，將所述切割後的每份訊息轉換為所述對應的窗口長度。
- 如申請專利範圍第1項所述之訊息隱藏方法，其中，所述音訊資料為多聲道的音訊資料，且對所述音訊區間的多個聲道，採用相同的加窗和平均處理來隱藏同一段訊息。
- 一種訊息隱藏系統，該系統包括：
獲取模組，用於依設定的區間寬度從預處理的音訊資料中選取至少一段音訊資料，每一段音訊資料為一個音訊區間，所述音訊區間包括多個取樣點；
切割模組，用於依據每個取樣點可以隱藏的訊息的最大位元數N，將欲隱藏在每一音訊區間中的訊息切割成若干份；
轉換模組，用於將切割後的若干份訊息轉換為若干窗口長度；以及
加窗模組，用於根據轉換得到的窗口長度對每一音訊區間加窗，計算每個窗口中的取樣點的平均值，以所述平均值替換對應窗口中第一個取樣點的值。 - 如申請專利範圍第5項所述之訊息隱藏系統，其中，該系統還包括判斷模組，用於判斷所述預處理的音訊資料是否全部處理完畢，且當還未處理完畢時觸發所述獲取模組繼續選取下一個音訊區間進行處理。
- 如申請專利範圍第5項所述之訊息隱藏系統，其中，所述最大位元數N根據預先設定的每個取樣點包含的熵值狀態的種數確定。
- 如申請專利範圍第5項所述之訊息隱藏系統，其中，所述切割後的每份訊息代表窗口長度的類型編號，所述類型編號和窗口長度之間的對應關係預先記錄在映射表中，所述轉換模組還用於根據所述切割後的每份訊息得到對應的類型編號，從所述映射表中查詢所述類型編號對應的窗口長度，將所述切割後的每份訊息轉換為所述對應的窗口長度。
- 如申請專利範圍第5項所述之訊息隱藏系統，其中，所述音訊資料為多聲道的音訊資料，所述加窗模組對所述音訊區間的多個聲道，採用相同的加窗和平均處理來隱藏同一段訊息。
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