基于音頻信號的信息隱藏技術(shù)研究

1、基于音頻信號的信息隱藏技術(shù)研究摘要：信息隱藏技術(shù)已經(jīng)成為近年來信息平安領(lǐng)域研究的熱點。信息隱藏技術(shù)的一些根本問題，如信息隱藏的系統(tǒng)模型、信息隱藏技術(shù)的分類等；隨后重點研究了目前針對音頻信號的信息隱藏技術(shù)的根本思想及其局限性。最后給出了一個完好基于音頻點播的信息隱藏系統(tǒng)的實現(xiàn)原理和過程。關(guān)鍵詞：加密；信息隱藏；音頻點播1引言隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的飛速開展，大量媒體信息通過數(shù)字化的形式進(jìn)展傳播和發(fā)布，這給我們帶來便利的同時也帶來了如何保證信息傳播的平安性和保密性的問題。加密技術(shù)是保護(hù)數(shù)字內(nèi)容最常見的方法，它通過對需保護(hù)的對象進(jìn)展加密然后再進(jìn)展傳輸。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了具有較高保密強(qiáng)度的加密算法，但在很

2、多領(lǐng)域加密方法的應(yīng)用已經(jīng)越來越顯現(xiàn)出它的局限性，因為絕大多數(shù)加密算法的強(qiáng)度嚴(yán)重依賴于計算機(jī)的計算才能，密碼的可靠性往往由密鑰的長度來保證，一旦傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被非法劫取并解密后，加密的數(shù)據(jù)與普通數(shù)據(jù)一樣不再受到任何保護(hù)。同時，由于加密后的數(shù)字內(nèi)容在公開信道的傳輸過程中，表現(xiàn)形式是沒有任何意義的亂碼或噪聲，這很容易引起非法攻擊者的注意和興趣。因此，隨著計算機(jī)性能的進(jìn)步，通過不斷增加密鑰長度來進(jìn)步系統(tǒng)平安性的方法，是很難起到全面平安保障作用的。信息隱藏1是集多學(xué)科理論和技術(shù)于一身的新興領(lǐng)域。與傳統(tǒng)加密技術(shù)不同，信息隱藏技術(shù)利用人類感官對數(shù)字信號的感覺冗余，將機(jī)密信息隱藏在具有明確意義的公開載體音頻、視頻

3、及圖像等中，不但隱藏了機(jī)密信息的內(nèi)容而且隱藏了機(jī)密信息的存在，因此攻擊者無法直觀地判斷載體中是否含有機(jī)密信息，也無法提取或去除所隱藏的機(jī)密信息。2信息隱藏系統(tǒng)模型與分類圖1信息隱藏系統(tǒng)模型示意圖信息隱藏系統(tǒng)模型如圖1所示，待隱藏的機(jī)密信息為S，載體為，為了增加系統(tǒng)平安性，在隱藏之前需要對S進(jìn)展預(yù)處理如糾錯置亂等；結(jié)合密鑰KEY，通過給定的隱藏算法把機(jī)密信息嵌入到載體中。含密的載體在公開的信道進(jìn)展傳輸，在接收端可以通過密鑰KEY和提取算法將機(jī)密信息S提取出來。由于在接收端需要密鑰才能有效地提取出機(jī)密信息，因此在密鑰未知的條件下，攻擊者很難從含密載體中提取或移除，甚至發(fā)現(xiàn)機(jī)密信息。近年來許多研究機(jī)

4、構(gòu)和學(xué)者提出了不同的信息隱藏算法，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域可分類2如圖2所圖2信息隱藏技術(shù)分類上圖中隱秘信道和隱寫術(shù)用于保護(hù)機(jī)密信息本身，而匿名技術(shù)和數(shù)字水印技術(shù)那么是保護(hù)隱秘載體。另外，按載體類型的不同，可以分為文本、圖像、視頻和音頻等信息隱藏技術(shù)。從目前的研究來看，關(guān)于如何在文本、圖像和視頻媒體內(nèi)容中隱藏信息的研究很多，但針對音頻信號的隱藏技術(shù)的研究相對較少，隨著信息平安領(lǐng)域的不斷深化，以音頻作為載體的信息隱藏技術(shù)的研究必將成為倍受關(guān)注的新熱點。3音頻信息隱藏技術(shù)由于人耳聽覺系統(tǒng)HAS較之視覺系統(tǒng)HVS具有較寬的動態(tài)范圍和較高的靈敏度，因此相對于圖像和視頻的信息隱藏而言，音頻載體的信息隱藏技術(shù)更

5、具有挑戰(zhàn)性。目前主要的音頻信息隱藏技術(shù)分為時域和變換域音頻信息隱藏方法兩類。1經(jīng)典時域音頻信息隱藏技術(shù)到目前為止，公認(rèn)比較成熟的時域音頻信息隱藏技術(shù)有四種3：最不重要位法、回聲隱藏法、相位編碼法、擴(kuò)頻法。最不重要位LSB的隱藏算法是最早應(yīng)用于音頻信息隱藏領(lǐng)域的算法。它的根本思想是用機(jī)密數(shù)據(jù)交換原始音頻信號采樣值的最低幾個比特位，到達(dá)隱藏的目的。LSB算法具有計算復(fù)雜度低、可實時實現(xiàn)及通用性等優(yōu)點，但其抵抗攻擊的才能較弱?；芈曤[藏法是通過引入回聲來將機(jī)密信息嵌入到載體中。與其他方法不同，回聲隱藏法對載體音頻信號的改變，考慮的是環(huán)境條件而不是隨機(jī)噪聲的特性，因此具有較強(qiáng)的抵抗主動攻擊的才能。但信道

6、噪聲、任何形式的篡改都會直接影響算法的正確提取率。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.而相位編碼那么是利用HAS對人耳對絕對相位的不敏感性及對相對相位的敏感性，將代表機(jī)密信息的參考相位交換原始音頻段的絕對相位，并對其他音頻段進(jìn)展相應(yīng)調(diào)整，以保持各段之間的相對相位不變。擴(kuò)頻法的根本思想是利用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)將機(jī)密信息擴(kuò)展到整個可聽頻譜范圍內(nèi)，再將擴(kuò)頻后的機(jī)密信息疊加到原始的音頻信號中完成隱藏。2變換域音頻信息隱藏技術(shù)基于變換域的信息隱藏技術(shù)往往采用類似于擴(kuò)頻技術(shù)來隱藏機(jī)密信息。這類技術(shù)一般基于常用的音頻變換，這些變換包括傅氏變換DFT或FFT、離散余弦變換(DT)、離散小波變換DT等等。變換域信息隱藏技術(shù)的根本思

7、想是對載體信號進(jìn)展相關(guān)的變換后，通過修改變換系數(shù)實現(xiàn)機(jī)密信息的嵌入，優(yōu)點是機(jī)密信息的能量可以分布到時域的所有位置，可以結(jié)合HAS的掩蔽特性隱藏信息。與時域隱藏算法相比，缺點是計算復(fù)雜度較高。目前變換域隱藏算法主要集中在DFT、DT域中進(jìn)展。最近研究發(fā)現(xiàn)，小波域隱藏算法具有良好的魯棒性，在經(jīng)過加噪、濾波、重采樣和有損壓縮等處理和攻擊后仍能保持很高的可靠性，因此小波域音頻信息隱藏算法的研究是當(dāng)前的一個研究熱點。4基于音頻點播的信息隱藏系統(tǒng)實現(xiàn)隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的開展，音頻點播AD技術(shù)也日益成熟并被廣泛應(yīng)用。我們利用音頻信息隱藏技術(shù)，在保證音頻作品感知質(zhì)量的前提下，將機(jī)密信息隱藏到公開音頻作品

8、中，通過建立網(wǎng)絡(luò)音頻點播平臺發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，從而實現(xiàn)具有更高隱秘性和平安性的保密通信形式。圖3音頻點播系統(tǒng)構(gòu)造圖本系統(tǒng)為客戶/效勞器/S架構(gòu)如圖3所示。效勞器端主要完成：保密語音預(yù)處理及其隱藏，并向點播客戶端提供一個可供點播的節(jié)目列表，并及時準(zhǔn)確地響應(yīng)客戶端懇求，控制音頻數(shù)據(jù)的實時傳輸?？蛻舳耸紫刃枰c效勞端進(jìn)展有效的網(wǎng)絡(luò)連接，實時接收來自效勞器的音頻數(shù)據(jù)流，并能通過相應(yīng)的提取算法恢復(fù)保密語音。就客戶端而言，普通用戶，可以正常點播音頻作品，保密語音對于該類用戶是不可感知的；對于擁有密鑰的合法用戶，除了可以正常點播音頻作品之外，還可以選擇性地回放隱藏在音頻作品中的保密語音。在保密語音預(yù)處理階段，首

9、先采用ITU-T8kbpsG.729A4語音編碼算法對保密語音進(jìn)展壓縮，以進(jìn)步隱藏容量。同時為了進(jìn)步系統(tǒng)平安性，通過密鑰和偽隨機(jī)序列來選擇最終的隱藏位置。最后引入重復(fù)編碼分散傳輸過程中產(chǎn)生的錯誤比特位。針對點播系統(tǒng)的實時性要求，隱藏算法選擇了計算復(fù)雜度低、隱藏容量大的基于lient/Server的課件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)發(fā)布時間：2022-03-09 王昌達(dá)-江蘇理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系江蘇鎮(zhèn)江摘要：本文討論基于lient/Server的智能計算機(jī)輔助教學(xué)IAI的實現(xiàn)技術(shù)，據(jù)此采用VB、SQLServer、IIS等開發(fā)平臺，建立了一個用于高等數(shù)學(xué)教學(xué)的IAI試驗系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：lient/ServerA

10、IIAI課件TheDevelpentTehniquesfrlient/Server-basedIAISysteanghangdaDepartentfputerSiene,JiangSuUniversityfSieneandTehnlgy(ZhengJiangJiangSuPrvine212022)Abstrat:Thepaperdisussedthedevelpenttehniquesfipleentatinflient/Server-basedIAIsyste.ByusingtheplatfrsfVB,SQLServerandIIS,anetrkIAIprttypesystefradvane

11、atheatisteahingisdevelped.轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.Abstrat:Thepaperdisussedthedevelpenttehniquesfipleentatinflient/Server-basedIAIsyste.ByusingtheplatfrsfVB,SQLServerandIIS,anetrkIAIprttypesystefradvaneatheatisteahingisdevelped.Keyrds:lient/ServerAIIAIursearelient/ServerAIIAIurseare1引言傳統(tǒng)的AI課件系統(tǒng)是在單機(jī)上將全部教學(xué)內(nèi)容，以編程的方式

12、預(yù)置于課件中。學(xué)生學(xué)習(xí)時，教學(xué)過程是按課件規(guī)定的途徑和內(nèi)容展開的。由于缺乏必要的通信手段和智能特性，無法實現(xiàn)任課教師與學(xué)生之間的交互，和按學(xué)生的不同認(rèn)知才能準(zhǔn)備教案的因材施教教學(xué)。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻成熟，人工智能在專家系統(tǒng)領(lǐng)域獲得的成功，它們?yōu)锳I的開展提供了新的空間。我們認(rèn)為AI的開展方向在于網(wǎng)絡(luò)化、智能化。2IAI的評價標(biāo)準(zhǔn)智能計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)IntelligeneputerAssistedInstrutinIAI具有如下的一些特征1：能自動生成各種問題與練習(xí)；根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度與學(xué)習(xí)情況選擇與調(diào)整學(xué)習(xí)的內(nèi)容和進(jìn)度；在理解教學(xué)內(nèi)容的根底上自動解決問題，生成解答；具有自然語言生成與理

13、解才能，以便實現(xiàn)比較自由的教學(xué)問答系統(tǒng)以進(jìn)步人機(jī)交互的主動性；對教學(xué)內(nèi)容有解釋咨詢才能；能診斷學(xué)生錯誤，分析原因并采取糾正措施；能評價學(xué)生的學(xué)習(xí)行為；能評價教師的教學(xué)行為2。具備上述全部特征的IAI系統(tǒng)是完美的，但實現(xiàn)是困難的。一般認(rèn)為只要具備上列一個或幾個特征，就可以稱之為IAI。3實現(xiàn)技術(shù)3.1lient/Server的實現(xiàn)將用于教學(xué)的內(nèi)容、刻畫學(xué)生的認(rèn)知模型所必需的數(shù)據(jù)資料保存在Server端。教師在教研室通過lient，負(fù)責(zé)實現(xiàn)對Server端教學(xué)內(nèi)容的更新與維護(hù)。學(xué)生在多媒體教室通過lient與Server相連，實現(xiàn)對教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)完畢后，學(xué)生客戶端軟件將根據(jù)學(xué)生對知識點的掌握

14、情況，為其自動修改認(rèn)知模型。督導(dǎo)人員在教務(wù)處通過lient與Server相連，實現(xiàn)對教學(xué)過程的監(jiān)視與引導(dǎo)。3.2認(rèn)知模型的建立IAI強(qiáng)調(diào)要按學(xué)生不同的認(rèn)知模型，為其準(zhǔn)備不同的教學(xué)內(nèi)容，用以實現(xiàn)個別化教學(xué)與啟發(fā)式教學(xué)。受認(rèn)知心理學(xué)與教育學(xué)開展的制約，目前還無法準(zhǔn)確地建立出單個人的認(rèn)知模型。我們粗略地將學(xué)生的認(rèn)知模型，按其不同的認(rèn)知才能分成高、中、低三類。同一內(nèi)容的教案也按高、中、低三中難度組織，分別提供給具有相應(yīng)認(rèn)知才能的同學(xué)學(xué)習(xí)使用。學(xué)生在學(xué)習(xí)完每節(jié)的教學(xué)內(nèi)容后，系統(tǒng)將要求他答復(fù)一定數(shù)量的相關(guān)問題，并根據(jù)其答復(fù)以下問題的準(zhǔn)確率，確定他的新認(rèn)知模型。3.3智能化教學(xué)過程的實現(xiàn)我們借鑒專家系統(tǒng)的設(shè)

15、計方法，實現(xiàn)IAI課件系統(tǒng)中的智能功能。在該系統(tǒng)中組織了相應(yīng)的規(guī)那么庫、事實庫學(xué)習(xí)歷史紀(jì)錄庫和推理實現(xiàn)機(jī)制，如圖1所示。下面對推理實現(xiàn)機(jī)制做簡要的介紹。規(guī)那么庫由冊、章、節(jié)、超文本教案地址、閥值及多個前提組成，反映對該節(jié)的學(xué)習(xí)應(yīng)滿足的前提條件。學(xué)習(xí)歷史庫由冊、章、節(jié)、認(rèn)知等級、已學(xué)次數(shù)組成，反映學(xué)生對該節(jié)的認(rèn)知才能。規(guī)那么庫的內(nèi)容由教師負(fù)責(zé)修改。學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史紀(jì)錄，在庫中按每個人一張表組織，其內(nèi)容在每次學(xué)習(xí)之后，由學(xué)生客戶端軟件根據(jù)該生對知識點的掌握情況自動修改。推理過程由專用的推理模塊，按規(guī)那么庫提供的規(guī)那么與學(xué)生學(xué)習(xí)歷史紀(jì)錄庫提供的事實做出判斷。我們通過學(xué)生在每節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)完成之后，對所

16、附習(xí)題答復(fù)的準(zhǔn)確率，將其認(rèn)知才能劃分成高、中、低三個層次，并將這個結(jié)果保存在學(xué)生學(xué)習(xí)歷史紀(jì)錄庫中。學(xué)生下一次使用該系統(tǒng)進(jìn)展學(xué)習(xí)時，該系統(tǒng)會按其不同的認(rèn)知才能，為他準(zhǔn)備相應(yīng)難度的教學(xué)內(nèi)容。不難看出，這種對認(rèn)知才能的衡量是動態(tài)的。假設(shè)學(xué)生不想按系統(tǒng)默認(rèn)的進(jìn)度學(xué)，那么要求學(xué)生自行選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。假設(shè)所選內(nèi)容已經(jīng)學(xué)過，那么根據(jù)其當(dāng)時所獲得的等級為他準(zhǔn)備學(xué)習(xí)內(nèi)容；否那么將視規(guī)那么庫及學(xué)習(xí)歷史紀(jì)錄中的內(nèi)容，判斷其是否可學(xué)而定。例如：規(guī)那么庫中限定在學(xué)習(xí)第一章第一節(jié)之前不能學(xué)習(xí)第一章第二節(jié)，某生試圖越過第一章第一節(jié)學(xué)習(xí)第一章第二節(jié)時，系統(tǒng)會給出警告。為了使學(xué)生能在系統(tǒng)的控制下學(xué)習(xí)，無論是高、中、低難度的教案均

17、是一節(jié)一個超文本文件，其中不含有鏈。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.3.3.1閥值的給定當(dāng)學(xué)生完成對某一節(jié)的內(nèi)容學(xué)習(xí)之后，答復(fù)系統(tǒng)提問所得的分?jǐn)?shù)小于該節(jié)所具有的閥值時，系統(tǒng)并不會將該節(jié)標(biāo)志為已學(xué)。所以該生下次登錄時，系統(tǒng)將強(qiáng)迫他對該節(jié)的內(nèi)容進(jìn)展重新學(xué)習(xí)。通常，那些在本學(xué)科中具有特殊重要地位的章節(jié)具有較高的閥值。下面給出評價某一節(jié)在本門課中的重要程度的方法：IprtantN=INN+UTNIprtantN第N節(jié)將全書中的節(jié)以流水形勢編排號碼知識在本課程中的地位；INN本課程中，其余節(jié)知識中對第N節(jié)的知識有影響的個數(shù)之和；UTN本課程中，第N節(jié)知識影響其余節(jié)知識的個數(shù)之和。當(dāng)對本課程中所有的IprtantN計算完成后，即可據(jù)此給出某一節(jié)的閥值。閥值ValveN以百份數(shù)形