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秘密データの隠蔽方法、これを実施するプログラム、及び秘密データ通信システム 新技術説明会

国内特許コード P180014798
掲載日 2018年1月25日
出願番号 特願2017-156805
公開番号 特開2019-035850
出願日 平成29年8月15日(2017.8.15)
公開日 平成31年3月7日(2019.3.7)
発明者
  • 趙 強福
  • 劉 家維
出願人
  • 公立大学法人会津大学
発明の名称 秘密データの隠蔽方法、これを実施するプログラム、及び秘密データ通信システム 新技術説明会
発明の概要 【課題】データサイズを削減するとともによりセキュリティを高める秘密データの隠蔽方法を提供する。
【解決手段】送信側から受信側に送信される秘密データの隠蔽方法は、送信側と受信側に共通のボキャブラリテーブルを有し、送信側で、秘密データを、前記ボキャブラリテーブルを参照して圧縮コード列に変換するステップと、前記変換された圧縮コード列をカバー画像に埋め込み、ステゴ画像を形成するステップと、前記形成されたステゴ画像を受信側に送信するステップとを有する。また、受信側で、前記ステゴ画像を受信するステップと、受信したステゴ画像から埋め込まれた圧縮コード列を分離してカバー画像を復元するステップと、前記分離した圧縮コード列から前記ボキャブラリテーブルを参照して前記秘密データを復号するステップを有する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


近年、インターネットを通しての秘密処理の急速な進展により、違法な第三者の攻撃から秘密データを守るために、効率の良い情報の隠蔽方法が求められている。



そして、個人的あるいは、重要情報でマルチメディアに埋め込まれるデータ情報の送信におけるセキュリティを確保するための種々の情報隠蔽技術が多くの研究者により発明されている。



情報隠蔽、即ちステガノグラフィ技術は、画像、ビデオ、テキスト、あるいは他の種類のマルチメディアデータをカバーデータ(キャリア)として用い、キャリアに秘密データを埋め込むものである。多くの場合、人は、マルチメディアデータに埋め込まれている個人的あるいは、重要情報の存在に気づくことはない。それ故に、ある意味では情報隠蔽により、暗号化よりもより良く情報の保護を行うことが可能である。



情報隠蔽技術は、キャリア(例えば、画像)の復元を必要とするか否かにより大まかに2つのタイプ、即ち、可逆か非可逆かに分類できる。可逆隠蔽情報にあっては、当該可逆隠蔽情報から埋め込まれている秘密データを抽出する際、元のキャリアを復元することができる。これにより医療、軍事といった、あるいは他の敏感なデータの保護に役立てることが可能である。



可逆情報隠蔽は、過去10年において、広く研究され、4つの主なタイプにクラス分けできる。すなわち、差拡張法(difference expansion:DE)、ヒストグラムシフト法(histogram shifting:HS)、デュアルイメージ法(dual images)、及びピクセル値順序付け法(pixel value ordering:PVO)である。



差拡張法(DE)は、二つの隣接ピクセルをグループとして用い、秘密データを埋め込む前に、幾度か差を拡張するものである。2003年に、Tian, 他が、古典的な差拡張法を提案している(非特許文献1)。この方法は、2つのピクセルの差を計算し、その差の値を2倍に拡張し、秘密データの1ビットを埋め込むものである。



ヒストグラムシフト法(HS)は、予測エラー周波数の統計を用い、予測エラーヒストグラムを生成し、高周波領域に秘密データを埋め込むものである。2006年に、Ni, 他が、ヒストグラムシフトを提案している(非特許文献2)。2009年に、Tsai, 他が、直線予測を用いてエラー値を生成して、正及び負のヒストグラムを構成し、秘密データを高周波領域に埋め込んでいる(非特許文献3)。



デュアルイメージ法(dual images) は、秘密データを埋め込む前に、オリジナルの画像から同じサイズの2つのステゴ(stego)画像を複写するものである。この方法は、近年、より一般になっている。なぜならば、埋め込む情報を大きくすることができるという意味がある。2015年に、Lu, 他が最下位ビット(least significant bit)に基づく、デュアルイメージ法を提案している(非特許文献4)。この方法は、最下位ビット法を用いて二つのステゴ画像に対するピクセル値を生成し、それぞれ二つのピクセルの平均値を計算し、ステゴピクセルが復元されたか否かを判定する。Lu,他は、同じ年に、中央折り返し法(center folding strategy)に基づくデュアルイメージ法を提案している(非特許文献5)。この方法は、秘密データのサイズを効果的に削減し、低歪を得ることができ、従って、復元される画像の品質を良くすることができる。



上記に述べた3つの方法以外に、ピクセル値順序付け法(PVO)が、データの可逆秘匿にしばしば用いられる。PVO法は、画像をいくつかのサイズのブロックに分割し、それぞれのブロックにおける全ピクセル値を昇順に分類し、最大または最小値に、秘密データを埋め込む。Li,他が、2013年に古典的PVO法を提案している。



この方法では、それぞれ分割されたブロックにおいて全てのピクセル値をソートして予測エラーを求め、“maximum minus second maximum” か、“minimum minus second minimum”を用いて秘密データを埋め込む(非特許文献6)。QuとKimは、Liの方法を改良し、2015年にpixel based pixel value ordering(PPVO)を提案している(非特許文献7)。



上記をまとめると、大半の研究者は、いかに埋め込み法を改良して高画像品質を得るかに焦点を当てているが、少数の学者は、ステゴ画像の品質に影響を与える重要な要因である秘密データのサイズを検討してきた。

産業上の利用分野


本発明は、秘密データの隠蔽方法、これを実施するプログラム、及び秘密データの通信システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
送信側から受信側に送信される秘密データの隠蔽方法であって、
送信側と受信側に共通のリストテーブルを有し、
送信側で、
秘密データを、前記リストテーブルを参照して圧縮コード列に変換するステップと、
前記変換された圧縮コード列をカバー画像に埋め込み、ステゴ画像を形成するステップと、
前記形成されたステゴ画像を受信側に送信するステップと、
受信側で、
前記ステゴ画像を受信するステップと、
受信したステゴ画像から埋め込まれた圧縮コード列を分離してカバー画像を復元するステップと、
更に、前記分離した圧縮コード列から前記リストテーブルを参照して前記秘密データを復号するステップ有する、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽方法。

【請求項2】
請求項1において、
さらに、送信側で、
前記圧縮コード列に対し、ロスレス符号化を行うステップと、
前記ロスレス符号化の結果に対して、ポータブル暗号化を行うステップを有し、
前記ポータブル暗号化されたデータを前記カバー画像に埋め込ませる、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽方法。

【請求項3】
請求項2において、
前記ロスレス符号化はハフマン符号化、及び前記ポータブル暗号化はXOR暗号化である、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽方法。

【請求項4】
請求項1乃至3の何れか1項において、
前記リストテーブルは、秘密データがテキストデータであるとき、単語及び短文をリストの項番に対応付けられたボキャブラリテーブルであって、前記圧縮コード列に変換するステップは、前記秘密データの単語を対応するリストの項番に変換して出力する、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽方法。

【請求項5】
請求項1乃至3の何れか1項において、
前記リストテーブルは、秘密データが画像、音声などの非テキストデータであるとき、ベクトル量子化(VQ:Vector Quantization)された前記非テキストデータがリストの項番に対応付けられたコードブック(codebook)であって、前記圧縮コード列に変換するステップは、前記秘密データのベクトル量子化に対応するリストの項番に変換して出力する、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽方法。

【請求項6】
送信側から受信側に送信される秘密データの隠蔽を実行するプログラムであって、
送信側の処理装置に、
秘密データを、リストテーブルを参照して圧縮コード列に変換するステップと、
前記変換された圧縮コード列をカバー画像に埋め込み、ステゴ画像を形成するステップと、
前記形成されたステゴ画像を受信側に送信するステップを実行させ、
受信側の処理装置に、
前記ステゴ画像を受信するステップと、
受信したステゴ画像から埋め込まれた圧縮コード列を分離してカバー画像を復元するステップと、
更に、前記分離した圧縮コード列から前記リストテーブルを参照して前記秘密データを復号するステップを実行させる
ことを特徴とする秘密データの隠蔽を実施するプログラム。

【請求項7】
請求項6において、
さらに、送信の処理装置に、
前記圧縮コード列に対し、ロスレス符号化を行うステップと、
前記ロスレス符号化の結果に対して、ポータブル暗号化を行うステップを実行させ、
前記ポータブル暗号化されたデータを前記カバー画像に埋め込ませる、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽を実施するプログラム。

【請求項8】
請求項7において、
前記ロスレス符号化としてハフマン符号化、前記ポータブル暗号化としてXOR暗号化を行わせる、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽を実施するプログラム。

【請求項9】
請求項6乃至8の何れか1項において、
前記リストテーブルは、秘密データがテキストデータであるとき、単語及び短文をリストの項番に対応付けられたボキャブラリテーブルであって、前記圧縮コード列に変換するステップは、前記秘密データの単語を対応するリストの項番に変換して出力する、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽を実施するプログラム。

【請求項10】
請求項6乃至8の何れか1項において、
前記リストテーブルは、秘密データが画像、音声などの非テキストデータであるとき、ベクトル量子化(VQ:Vector Quantization)された前記非テキストデータがリストの項番に対応付けられたコードブック(codebook)であって、前記圧縮コード列に変換するステップは、前記秘密データのベクトル量子化に対応するリストの項番に変換して出力する、
ことを特徴とする秘密データの隠蔽を実施するプログラム。

【請求項11】
送信側から受信側に秘密データを送信する秘密データ通信システムであって、
送信側と受信側に共通のリストテーブルを有し、
送信側に処理装置を有し、
前記送信側の処理装置により、
前記秘密データを、前記リストテーブルを参照して圧縮コード列に変換するステップと、
前記変換された圧縮コード列をカバー画像に埋め込み、ステゴ画像を形成するステップと、
前記形成されたステゴ画像を受信側に送信するステップを実行し、更に
受信側に処理装置を有し、
前記受信側の処理装置により、
前記ステゴ画像を受信するステップと、
受信したステゴ画像から埋め込まれた圧縮コード列を分離してカバー画像を復元するステップと、
更に、前記分離した圧縮コード列から前記リストテーブルを参照して前記秘密データを復号するステップを実行する、
ことを特徴とする秘密データ通信システム。

【請求項12】
請求項11において、
さらに、送信側の処理装置で、
前記圧縮コード列に対し、ロスレス符号化を行うステップと、
前記ロスレス符号化の結果に対して、ポータブル暗号化を行うステップを有し、
前記ポータブル暗号化されたデータを前記カバー画像に埋め込むステップを実行する、
ことを特徴とする秘密データ通信システム。

【請求項13】
請求項12において、
前記ロスレス符号化としてハフマン符号化、前記ポータブル暗号化としてXOR暗号化を行う、
ことを特徴とする秘密データ通信システム。

【請求項14】
請求項11乃至13の何れか1項において、
前記リストテーブルは、秘密データがテキストデータであるとき、単語及び短文をリストの項番に対応付けられたボキャブラリテーブルであって、前記圧縮コード列に変換するステップは、前記秘密データの単語を対応するリストの項番に変換して出力する、
ことを特徴とする秘密データ通信システム。

【請求項15】
請求項11乃至13の何れか1項において、
前記リストテーブルは、秘密データが画像、音声などの非テキストデータであるとき、ベクトル量子化(VQ:Vector Quantization)された前記非テキストデータがリストの項番に対応付けられたコードブック(codebook)であって、前記圧縮コード列に変換するステップは、前記秘密データのベクトル量子化に対応するリストの項番に変換して出力する、
ことを特徴とする秘密データ通信システム。
国際特許分類(IPC)
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