基于手机微博的信息隐藏技术的研究与实现

◆庞 博 庞毅林

（1.武警警官学院 四川 610000；2.华东理工大学信息学院 上海 200237)

基于手机微博的信息隐藏技术的研究与实现

◆庞 博1庞毅林2

（1.武警警官学院 四川 610000；2.华东理工大学信息学院 上海 200237)

本文以智能手机经常使用的新浪微博为公共通信媒介，研究适用于微博的JPEG插图格式的F5与RS编码的信息隐藏算法，实现了秘密信息的嵌入和提取，并具有较好的隐写图像质量，最后进行了相关客户端的设计与实现。实验结果表明，该设计对信息隐藏技术在社交媒体中的应用具有一定的实用性。

信息隐藏；手机微博；F5；RS 编码

0 引言

信息隐藏已经成为信息安全领域中一个新的研究方向，并在计算机、通讯、保密等领域有着广阔的应用前景[1-4]。随着智能终端的不断发展，更多的用户选择使用智能手机，通过一些社交平台来分享信息。微博则是其中的热门，用户可以通过计算机，手机，平板电脑等各种终端发布140左右的文字，图片，视频等多媒体信息。通过用户的转发、评论，可以实现信息的快速分享。微博平台支持图像信息，而图像是信息隐藏技术较好的载体，文献[4]进行了基于手机终端网页的信息隐藏技术研究，文献[5]进行了基于Android系统的信息隐藏应用设计与实现。文献[6]提出将矩阵编码F5的隐写方法应用于微博中。为进一步提高隐写质量和信息隐藏的安全性，本文以智能手机经常使用的新浪微博为公共通信渠道，提出适用于微博的JPEG插图格式的F5与RS编码相结合的信息隐藏方法，并进行了相关的客户端设计与软件实现，测试结果表明，该设计实现了基于手机微博的信息隐藏，该对信息隐藏技术在社交媒体中的应用具有一定的实用性。

1 基于手机微博的信息隐藏算法

在文献[6]的基础上，为进一步提高信息传输的可靠率和安全性，增加了RS编解码技术。研究基于F5和RS编码的信息隐藏算法并应用于新浪微博平台。

1.1 信息隐藏的嵌入

假定一个码字a，其中有n个可以修改的比特位，有一个长为k比特的信息x。具体的算法步骤为：

1. JPEG压缩。2.对要传输的信息进行RS编码，得到编码后的秘密信息。3.统计非零的AC系数，根据其数量和秘密信息的长度决定参数k。

4.计算码字长度n=2k-1。

5.在秘密信息前添加32比特头信息以表示秘密信息的大小，并扩展到k的整数倍，同时将整个信息的长度扩展为k的整数倍。

6.使用（1,n,k）的矩阵编码方法嵌入秘密信息。具体描述为：a)用n个非0系数填充缓存。

b)对该缓存按公式（1）进行哈希操作，这里 ai是非零 AC系数的最低位。

c)将信息随后的k个比特按照公式（2）进行异或运算。

d)如果c)中计算出的s等于0，则不修改缓存中任何值。否则将1到n个系数中的第s个系数的绝对值减1。

e)检测步骤d)是否会产生值为0的系数，如果产生了，则调整缓存，再读入一个非零系数并重复过程6.a)。如果没有产生零系数，就将缓存中的值替代原来的值，如果还有信息需要隐藏，重复过程6.a)。

7.进行JPEG压缩生成隐秘图像。

1.2 信息隐藏的提取

提取过程描述如下：

1.进行JPEG解码，得到量化DCT系数。

2.根据使用的k，计算码字长度n=2k-1。

3.n个非零AC系数一组，根据公式（3）先提取出头信息得到秘密信息的大小。

4.重复步骤3，直至完全提取秘密信息。

5.如果秘密信息是图像，将比特流转换为图像矩阵表示。

2 实验结果

用 C#编程实现了信息隐藏算法的嵌入与提取实验。采用PSNR（峰值信噪比）作为参数指标。其中，载体图像像素值；含隐写信息图像像素值。

实验使用图1中(c)所示的50*50图片作为隐秘图像，使用图1(a)所示的 1024*1024的图片作为载体图像，经过嵌入后可以得到图1(b)所示的隐写图像。隐写后的图像和隐写前的在视觉上完全无法感知出差别，隐蔽性好。由于本算法使用了F5矩阵编码和RS编码，最多只在一个DCT系数块中做一次加/减1的系数修改，所以引起的失真非常小，嵌入图像和嵌入文字后的PSNR值分别为37dB和38dB，修改前后的DCT系数直方图基本没有变化。实验结果表明该信息隐藏算法是有效的。

图1 信息隐藏效果图

3 基于手机微博的客户端设计与实现

客户端主要实现的功能包括主界面：即撰写微博和查看微博界面；用户认证授权；生成载密图像；提取秘密信息。客户端设计界面如图2所示。各模块的主要作用如下：

图2 客户端界面设计

（1）主界面：包含撰写微博和查看微博，并提供进入其他模块的按钮。授权之后，该模块可以实现编辑发送微博信息，也可以插入图片信息，查看关注的微博等。

（2）用户认证授权：用户认证授权是为了让服务器检验用户的合法性，获取用户授权信息，得到UserID，Access Token，Access Secrect三组数据。有了这三组数据之后应用程序才有权限获取用户的个人资料，关注的微博等信息。

（3）生成载密图像：可以将文本或较小的图像嵌入到载体图像中进行发送。最终生成一张jpeg格式的隐秘图像并自动插入到微博中。

（4）提取秘密信息：可以选择秘密图像，通过提取算法提取出机密信息，并展示给用户。

客户端信息隐藏的嵌入与提取的实现效果如图3所示。

图3 基于安卓平台的手机微博信息隐藏的客户端实现

4 结束语

本文提出了一种基于手机微博的信息隐藏算法，运用F5矩阵编码和 RS编码方法，实现秘密信息的嵌入与提取，并用 C#高级编程语言进行了客户端的软件设计，实现了撰写微博，查看微博，信息嵌入与秘密信息的提取等功能。测试结果表明，所开发的系统满足手机微博的信息隐藏应用，具有一定的实用性。但如果秘密信息较大，在生成隐秘图像时，会产生较长的等待时间，可以通过改进手机配置以提高算法的应用性能。在未来的工作中，考虑进一步改进信息隐藏算法以提高隐藏容量和增强安全性。

[1]Cuiling Jiang,Yilin Pang,Shun Xiong.A High Capacity Steganographic Method Based on Quantization Table Modification and F5 Algorithm[J].Circuits System Signal Processing，2014.

[2]蒋翠玲，林家骏.一种基于遗传算法和 BP网络的鲁棒图像哈希方法[J].应用科学学报，2016.

[3]蒋翠玲，黄帅等.一种基于 PDF417条码的鲁棒数字水印方法[J].网络与信息安全学报，2016.

[4]付兵.基于手机终端网页的信息隐藏技术研究[J],长江大学学报，2008.

[5]白丹金.基于 Android系统的信息隐藏应用设计与实现[D].西安电子科技大学，2013.

[6]赵显芬.基于手机微博的隐蔽通信技术研究[D].南京理工大学,2012.