一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法及其应用

本发明涉及电数字数据处理的，特别涉及一种数据隐私保护和信息隐写方向的基于特征空间的文本鲁棒隐写方法及其应用。

背景技术：

1、隐写意为信息隐藏，指的是不让除预期的接收者之外的任何人知晓信息的传递事件或者信息的内容。近几年来隐写术已经成为信息安全的焦点，基于隐写术可以将秘密信息嵌入到数字媒介中而不损坏它的载体的质量，第三方觉察不到秘密信息的存在，这使得密钥、数字签名和私密信息都可以在开放的环境中安全传送。

2、传统的信息隐写方法主要通过把秘密信息转成二进制比特流的方式隐藏在图像、音频和视频等各种类型的载体中。在图像隐写方面，许多国内外的研究者提出了各种方法，主要包括基于变换域的隐写方法（如dct、dwt等）和基于改变像素值的隐写方法（如lsb替换、lsb匹配等）等。近年来研究者开始将深度学习技术应用于信息隐写领域，使用深度神经网络模型来实现更好的信息隐藏效果。

3、然而，信息隐写仍然面临挑战。首先，隐写容量小，特别是在如聊天场景下时，难以隐藏大量的聊天信息；其次，鲁棒性低，隐写信息容易受到传输时图像处理、压缩等操作的影响，进而丢失或无法提取；此外，信息隐写还存在抗检测性差的问题，一般的信息隐写无法躲避攻击者的隐写检测。

技术实现思路

1、本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法及其应用，将文本隐藏到图像中进行传输，并给在线聊天用户等涉及大规模信息隐写需求的场景提供了一种隐私保护手段。

2、本发明所采用的技术方案是，一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，方法将预设文本转换为指定图片格式，与原始载体通过各自编码器编码后在特征空间结合，再以解码器获得具有加密隐写信息的载体；所述具有加密隐写信息的载体通过信道传输至接收方后，以提取器获取预设文本当前对应的图片，通过转换得到预设文本。

3、优选地，所述方法包括以下步骤：

4、s1 将预设文本转换为黑白图片；

5、s2 预训练适合载体类型的自编码器，包括一个编码器和一个解码器，以编码器对原始载体进行编码，得到编码向量；

6、s3 训练编码器对黑白图片进行编码，得到预设文本的编码向量，融合编码向量和编码向量，得到；

7、s4 以预训练的解码器对向量解码，得到加密隐写信息，为隐藏预设文本信息的载体；将通过信道传输至接收方，接收方得到；

8、s5 训练提取器从中提取包含预设文本信息的黑白图片；

9、s6 从黑白图片中提取被隐写的预设文本。

10、优选地，s1中，在工具中导入中文字体库，设置文本字号和文本位置，生成对应的黑白图片；调节文字在图片中的定位。

11、优选地，对于字符长度的文本，每行每列排布字符数，，统一图片边长为，计算并设置字体为，；使得文本整体居中。

12、优选地，s2中，预训练自编码器的输入和输出为rgb图像。

13、优选地，训练编码器时，解码得到的图像与原始载体间的差异损失满足，

14、

15、其中，，为对应像素的点的均方误差，为调节系数，一般取固定常数0.2，为用于衡量感知相似度的损失函数。

16、优选地，训练提取器时，提取到的黑白图片与原始黑白图片间的差异损失满足，

17、  (b, )

18、=

19、其中 ，为两张图片对应的二元交叉熵损失，为像素数量，为黑白图片中第个像素的真实标签，为黑白图片中对应的第个像素的预测概率。

20、优选地，通过梯度下降最小化总的损失l训练和，

21、

22、其中，用于权衡控制隐写图像质量和秘密信息恢复率，初始值为0.1，黑白图片相较于黑白图片的恢复准确率增加，则值线性增加。

23、优选地，训练编码器和提取器时，在图像上增加一种或多种噪声，用于模拟通过真实传输通道得到的具有一定损失的载体。

24、一种所述的基于特征空间的文本鲁棒隐写方法及其应用，应用于线上聊天场景。

25、本发明涉及一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法及其应用，方法将预设文本转换为指定图片格式，与原始载体通过各自编码器编码后在特征空间结合，再以解码器获得具有加密隐写信息的载体；所述具有加密隐写信息的载体通过信道传输至接收方后，以提取器获取预设文本当前对应的图片，通过转换得到预设文本；应用于线上聊天场景。

26、本发明的有益效果在于：

27、（1）结合最新的信息隐写框架，提出基于潜在扩散模型(ldm)和自编码器(ae)的文本到图像的隐写框架，相较于现有技术具有更大的隐写容量，从而满足文本隐写目的，具有更快的生成速度以及更好的图片生成质量；

28、（2）在冻结潜在扩散模型的情况下对信息隐写主体的编码器和提取器进行训练，大大减轻模型训练压力，降低算力需求；

29、（3）在信道噪声差异、载体图像差异、待隐写文本量等多种设置下对提出的方法在隐写效果和还原准确率两个重要方面进行对比实验，充分评估本方法在各方面的性能及适用范围，具有较好的鲁棒性，可以抵抗一定程度的噪声影响和载体图片影响；

30、（4）基于提出的文本隐写模型和算法，设计实现了一个具有信息隐藏功能的聊天系统，有利于进一步的商业化应用。

技术特征：

1.一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：方法将预设文本转换为指定图片格式，与原始载体通过各自编码器编码后在特征空间结合，再以解码器获得具有加密隐写信息的载体；所述具有加密隐写信息的载体通过信道传输至接收方后，以提取器获取预设文本当前对应的图片，通过转换得到预设文本。

2.根据权利要求1所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：s1中，在工具中导入中文字体库，设置文本字号和文本位置，生成对应的黑白图片；调节文字在图片中的定位。

4.根据权利要求3所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：对于字符长度的文本，每行每列排布字符数，，统一图片边长为，计算并设置字体为，；使得文本整体居中。

5.根据权利要求2所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：s2中，预训练自编码器的输入和输出为rgb图像。

6.根据权利要求2所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：训练编码器时，解码得到的图像与原始载体间的差异损失满足，

7.根据权利要求6所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：训练提取器时，提取到的黑白图片与原始黑白图片间的差异损失满足，

8.根据权利要求7所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：通过梯度下降最小化总的损失l训练和，

9.根据权利要求2所述的一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法，其特征在于：训练编码器和提取器时，在图像上增加一种或多种噪声，用于模拟通过真实传输通道得到的具有一定损失的载体。

10.一种权利要求1~9之一所述的基于特征空间的文本鲁棒隐写方法的应用，其特征在于：应用于线上聊天场景。

技术总结
本发明涉及一种基于特征空间的文本鲁棒隐写方法及其应用，方法将预设文本转换为指定图片格式，与原始载体通过各自编码器编码后在特征空间结合，再以解码器获得具有加密隐写信息的载体；所述具有加密隐写信息的载体通过信道传输至接收方后，以提取器获取预设文本当前对应的图片，通过转换得到预设文本；应用于线上聊天场景。本发明具有更大的隐写容量，满足文本隐写目的，具有更快的生成速度以及更好的图片生成质量，减轻模型训练压力，降低算力需求，具有较好的鲁棒性，可以抵抗一定程度的噪声影响和载体图片影响，有利于进一步的商业化应用。

技术研发人员：张豪天,屠嘉辰,梅建萍
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28