《Displays》：A high-capacity coverless steganography scheme using bit-plane complexity segmentation
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无载体隐写术通过关联秘密信息与载体建立映射关系，无需修改载体即可实现信息隐藏。本文提出基于位平面分割的视频无载体隐写新方法，将视频帧分割为RGB和灰度通道，利用位平面复杂度分割技术提取多级位平面，通过计算各子块平均像素生成哈希序列构建检索数据库，实验显示容量较现有方法提升四倍。
Kanza Fatima|Nan-I Wu|Chi-Shiang Chan|Min-Shinag Hwang
亚洲大学信息与计算机工程系，台湾台中市，41354
摘要
交互式多媒体服务和相机传感器网络的快速增长导致了网络视频数量的激增，为隐写技术提供了丰富的应用场景。无载体隐写技术（即无需嵌入载体）通过建立秘密信息与载体之间的关联来实现信息隐藏。由于这种技术不修改载体本身，因此所有传统的隐写分析算法都对其无效。本文提出了一种基于位平面分割的无载体视频隐写方法，用于共享秘密数据。该方法首先从视频中提取帧，并使用位平面复杂性分割（BPCS）将每个帧分割成多个位平面，然后通过计算相应位平面子块的平均值生成哈希序列，用于构建检索数据库。发送方将机密数据转换为比特流，将其分成等长的部分，并通过载体视频进行传输。实验结果表明，所提出的改进方法比现有方法具有更高的信息隐藏容量。
引言
互联网已成为最实用、最有效的通信方式。随着电子传输技术的发展以及计算机性能和存储能力的提升，保护个人隐私的挑战日益复杂[1]。由于网络智能技术的进步以及移动设备上社交媒体应用的普及，数据传输量呈指数级增长，数据保护问题受到了更多关注[2]。
数据安全旨在防止未经授权的用户访问、篡改、共享或查看数据，仅允许授权用户进行操作。在当今面临大量恶意软件攻击的现代社会中，安全传输至关重要。由于信息交换和数字消息传递高度依赖电子媒体，必须确保数据仅能被发送给预定接收者，同时防止非法人员查看、修改或删除数据内容。目前，电子信息安全是各国政府的首要任务[3],[4]。为满足这一需求，已经开发了许多安全传输方法。
随着安全意识的提高，公众对安全秘密信息传输的需求也在不断增加。隐写技术的目标是在另一个载体中编码秘密信息，从而避免引起怀疑[5]。近年来，无载体隐写技术（也称为无需嵌入的隐写技术）取得了显著进展[6],[7],[8]。尽管仍然使用载体媒体，但该技术不会修改载体本身。隐写技术主要分为两种类型：隐蔽图片和隐蔽视频。根据秘密数据与载体的连接方式，隐蔽图像隐写技术可分为基于映射的方法和基于生成的方法。
随着多媒体处理和数字通信技术的快速发展，网络传输的信息面临数据拦截、篡改和身份伪造等重大安全风险，这些风险可能导致信息泄露、错误和系统中断。信息隐藏技术为数据安全提供了有效手段，而数字取证技术则有助于收集和分析数字证据[9],[10]。人工智能的进步进一步提升了多媒体安全的解决方案，实现了更智能、更强大的保护机制[11],[12]。
在此背景下，无载体图像隐写（CIS）已成为近年来的重要研究方向。作为一种无需嵌入载体的隐写技术，CIS有效解决了传统嵌入方法易被检测的问题。与传统方法不同，CIS不修改载体图像，而是通过映射过程选择与秘密信息特征相匹配的图像，从而避免留下可检测的痕迹。Anggriani、Wu和Hwang的研究[13]回顾了过去五年CIS的发展，根据特征描述符、哈希技术和基于深度学习的检索框架对相关方法进行了分类。尽管CIS具有很强的抗隐写分析能力且映射过程简单，但仍存在一些挑战，如隐藏容量有限、计算开销较高以及难以实现实时性能等问题。这些研究为开发兼顾容量、鲁棒性和实用性的CIS方法指明了方向。
由于视频具有更丰富的内容和更高的安全性，无载体隐写技术在传输机密信息方面越来越受欢迎。在线短视频作为无载体视频隐写的理想载体，无需大量载体数据，降低了攻击风险[14]。图1展示了隐写技术的具体分类。
本文的其余部分结构如下：下一节将回顾以往的相关研究；第三节详细解释位平面复杂性分割技术；第四节描述所提出方法的细节；第五节展示实验结果与分析；第六节总结本文的主要结论。
参考文献
文献综述
本节介绍了一些利用无载体视频隐写技术传递秘密信息的先前研究。
在数据隐藏过程中，映射方法旨在建立隐藏信息（秘密）与数据载体（秘密的存储位置）之间的关联。Zhou等人[15]首次提出的方法是将载体数据分割成块，并利用每个块的平均亮度生成唯一的代码（哈希序列）来隐藏秘密。
位平面复杂性分割
Eiji Kawaguchi和Richard O. Eason[23]开发了BPCS技术，以克服传统隐写方法（如最小有效位（LSB）嵌入法的局限性。BPCS旨在提高数据隐藏容量，曾用于传统隐写技术。该方法利用位平面分割原理实现数据隐藏。
提出的方案
在图4中，我们介绍了一种新的基于视频的无载体隐写方法。首先从视频中提取帧，然后将每个帧分为RGB和灰度两个通道。接着使用位平面复杂性分割（BPCS）将帧分割成多个位平面，并进一步将每个位平面划分为3×3个不重叠的子块。这些位平面的平均像素值用于后续处理。
结果与分析
实验使用的配置如下：配备4核中央处理器（CPU），基础时钟频率为1.90 GHz，可提升至2.50 GHz；系统内存为8吉字节（RAM）；测试实验使用Python编程语言3.10.4版本。
结论
本研究提出了一种结合无载体隐写技术和位平面分割的秘密信息传输方法。该方法利用单个帧中的多个位平面生成相应的哈希序列。实验表明，其性能优于传统方法，且每帧可存储的信息量是Debnath方法的四倍。
尽管如此...
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。
