[发明专利]一种用于压缩数字音频的秘密信息密写及提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字密写方法，尤其是涉及一种用于压缩数字音频中的秘密信息的密写及提取方法。

背景技术

自从20世纪90年代初以来，信息隐藏技术作为信息安全中的重要课题引起了国际学术界的普遍重视。数字密写是信息隐藏技术的一个重要分支，数字密写的目的是以具有明确内容的数字对象如图像、音频或视频等作为数字载体，在数字载体中隐藏秘密信息，要求秘密信息的密写不改变原始的数字载体的视觉或听觉效果，同时不改变数字载体的文件大小和文件格式，从而使秘密信息能以不引起外界注意的方式通过公开信道进行传输。目前，已有许多用于未压缩数字音频的数字密写技术，但由于数字音频在未经压缩之前往往数据量巨大，直接导致数字音频的传输和存储成本相当高，因此目前互联网上95％以上的数字音频均是以压缩编码的格式出现，而这些用于非压缩数字音频的密写技术无法适用于压缩数字音频，当然可以先将压缩格式的数字音频完全解码到非压缩数字音频，然后再利用这些用于非压缩数字音频的密写方法进行秘密信息的密写和提取，可这样做，会导致复杂度和计算量显著增加，同时还不能很好地保证密写方法与压缩标准之间的兼容。另一方面，现有的绝大多数用于非压缩数字音频的数字密写方法不能有效抵抗压缩攻击，即隐藏有秘密信息的数字音频经过压缩处理之后会造成秘密信息的永久性丢失。

为解决现有的用于非压缩数字音频的密写方法存在的不足，相关研究人员提出了多种针对压缩数字音频的数字密写方法，其中有一种方法是通过修改高频区码字的符号位来写入秘密信息，当写入的秘密信息为1，如果码字符号为负，则修改成正，否则不做修改。当写入的秘密信息为0，如果码字符号为正，则修改成负，否则不做修改。该方法是使用二进制作为写入的基本进制，所以每修改一次符号只能嵌入一位比特，密写的容量受到限制。另外一些密写方法是通过修改帧信息中的参数来写入秘密信息，同样这些方法也是使用二进制方式密写，而且这类方法密写后会引起压缩数字音频的文件长度的改变，从而使压缩比特率增加，无法有效保证数字密写的安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够与压缩编码标准保持兼容，具有较高的密写容量，且能有效保证密写安全性的用于压缩数字音频中的秘密信息的密写及提取方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于压缩数字音频中的秘密信息的密写方法，包括以下步骤：

①对MPEG编码器给出的每个可用的哈夫曼码表中的所有码字进行分类，首先将每个哈夫曼码表分成无效码字集合和有效码字集合，然后根据有效码字集合中各个有效码字的码字长度和符号位将有效码字集合分成多个子集，每个子集中的所有有效码字的码字长度和符号位均相同，再根据每个子集中的有效码字个数确定相应子集中的所有有效码字的基，最后对每个子集中的所有有效码字按量化系数的大小排序，并对每个子集中的每个有效码字标上属性；

②定义需要密写秘密信息的压缩数字音频为待密写数字音频，对待密写数字音频的音频码流以音频帧为单位进行解码，得到音频帧的帧信息和主数据，根据帧信息确定主数据进行可变长编码所使用的哈夫曼码表，并根据确定的哈夫曼码表确定主数据所使用的所有可变长码字；对主数据所使用的所有可变长码字按每两个可变长码字为一个码字对进行秘密信息的密写，当码字对中的其中一个可变长码字或两个可变长码字属于确定的哈夫曼码表中的无效码字集合时，不进行秘密信息的密写，当码字对中的两个可变长码字均属于确定的哈夫曼码表中的有效码字集合时，进行秘密信息的密写，在秘密信息的密写过程中，首先确定两个可变长码字在有效码字集合中分别对应的属性和对应的基，根据两个可变长码字各自的基计算需密写秘密信息中的二进制值的位数，然后从秘密信息中取相应位数的二进制值，并将相应位数的二进制值转化成十进制值，再将十进制值转化成由两个可变长码字各自的基所对应进制的数据组成的二位数，最后利用由两个可变长码字各自的基所对应进制的数据组成的二位数修改码字对中的各个可变长码字；所有码字对处理完毕后得到含密主数据，将含密主数据与帧信息重新组合成新的音频帧；继续对待密写数字音频的音频码流以音频帧为单位进行解码，重复上述过程直至处理完对整个音频码流的秘密信息的密写，得到含密数字音频。