电子工程系

Department of Electronic Engineering

2020年度海南省科学技术奖提名公示

一. 项目名称:面向网络信息空间的信息隐藏理论与方法

二. 提名者及提名意见:

提名单位:中国科学院声学研究所南海研究站

提名意见:近年来,随着计算机网络通信技术的高速发展,通过覆盖全球的因特网进行音视频通讯已经成为人们生活的日常。由于这些音视频流媒体通信在任意时刻任意地点大量产生,如果利用这些巨量的流媒体作为信息隐藏载体搭建覆盖全球的秘密信息传递网络成为各国情治部门竞先追逐的目标。与静态载体相比,音视频通信产生的流媒体载体数据具有高度压缩冗余少、动态时变及包含异种数据等特征,静态载体中使用的信息隐藏方法难于直接运用流媒体进行高效的信息隐藏。正是在这一背景下,该项目组在国家自然科学基金委及国家安全相关部门的大力支持下,提出了系统的网络空间中流媒体信息隐藏的基本理论方法和技术体系。项目出版了该领域的第一本专著《网络隐蔽通信及其检测技术》,在国内外引起了巨大反响;发表论文63篇,发表期刊包含IEEE Tran.on IFS,IEEE/ACM Tran.on TASLP及IET Security等国际顶级期刊及国内中国科学、计算机学报等权威期刊,获得多位重量级学者好评和引用;获得发明专利12项,基于专利技术研发了我国首个流媒体隐蔽通信软件系统,技术指标处于国际领先水平,该系统已在国家多个重要部门得到了应用。本项目有效促进了网络空间信息隐藏理论和技术的发展与应用,具有较大的科学价值,特提名省自然科学一等奖。

三. 项目简介:

本项目面向网络空间隐蔽通信需求,在国家自然科学基金委及国家安全相关部门的大力支持下,历时十余年系统深入地研究了网络空间中流媒体信息隐藏的基本理论方法和技术体系。在理论方面,创建了网络流媒体的多维时空隐藏理论模型,建立了隐藏特征、隐藏矢量、矢量正交性、隐藏能力集、矢量容量和隐蔽性计算模型、基于隐藏矢量同步机制等完备的理论体系,提出了完整的基于网络流媒体的隐蔽通信概念、理论和模型,创立了系统的流媒体隐蔽通信安全性分析理论和方法。在技术方面,研究了面向音视频压缩流和网络协议的信息隐藏方法,解决了在高压缩比数据冗余缺失流媒体数据中隐藏信息的挑战性难题,创新性地提出多种信息隐藏方法。项目取得的主要创新性成果如下:

(1)提出了系统的网络流媒体隐蔽通信理论和模型,包括网络多维隐藏空间与多维矢量隐写理论体系、动态载体实时隐写理论以及多载体并发隐写理论,同时给出了网络流媒体隐蔽通信模型;

(2)创立了较为系统的流媒体隐蔽通信安全性分析理论和方法,提出了码元关联模型、滑窗分析等流媒体隐写分析理论,为设计更安全的流媒体隐蔽通信方法提供了算法分析框架和理论支撑;

(3)发明了基于活跃帧检测的低速率压缩语音编码中的静音期隐藏方法,该方法给出了一种利用音视频固有特征进行大容量高隐蔽性信息隐藏的新思路;

(4)创立了一种在语音编码过程中进行信息隐藏的新方向,即压缩域隐藏,并提出了一系列高效的语音压缩域隐藏算法;

(5)提出码元虚拟空间编码理论,基于该理论构建了一系列面向不同流媒体编码标准的高效信息隐藏方法,大幅提升了压缩编码后信息冗余受限的流媒体载体的信息隐藏容量。

本项目提出的理论应邀在国内外做多场特邀学术报告,得到同行的高度评价,本项目出版了流媒体隐蔽通信领域的第一本专著《网络隐蔽通信及其检测技术》,在国内外引起了巨大反响,已经印刷两次,总印数达4千册。本项目发表论文63篇,发表期刊包含IEEE Tran.on IFS,IEEE/ACM Tran.on TASLP及IET Security等国际顶级期刊及国内中国科学、计算机学报等权威期刊,获得多位重量级学者好评并获得大量同行引用,8篇代表性论著总他引次数为226次,所有论文总他引次数达千余次。项目获得授权发明专利12项,基于专利技术研发了我国首个流媒体隐蔽通信软件系统,技术指标处于国际领先水平,该系统已在国家多个重要部门得到了应用。本项目极大地提升了我国在隐秘斗争阵线的秘密信息传递技术水平,有效促进了流媒体信息隐藏理论和技术的发展和应用。

四. 代表性论文专著目录:

序号论文(专著)
名称/刊名/作者
年卷页码发表时间通讯作者第一作者国内作者他引总次数检索数据库论文署名单位是否包含国外单位
1Steganography in inactive frames of VoIP streams encoded by source codec/IEEE transactions on information forensics and security/Yong Feng Huang, Shanyu Tang and Jian Yuan2011年6卷296-306页2011年1月黄永峰黄永峰黄永峰
袁键
64Scopus
2Steganography integration into a low-bit rate speech codec/ IEEE transactions on information forensics and security/ Yongfeng Huang, Chenghao Liu, Shanyu Tang and Sen Bai2012年7卷1865-1875页2012年12月唐善玉黄永峰黄永峰
唐善玉
刘程浩柏森
57Scopus
3Detection of covert voice-over Internet protocol communications using sliding window-based steganalysis/ IET communications/ Yongfeng Huang, Shanyu Tang and Yuan Zhang2011年5卷929-936页2011年6月唐善玉黄永峰黄永峰
张园
18Scopus
4Steganalysis of compressed speech to detect covert voice over Internet protocol channels/IET Information Security/ Yongfeng Huang, Shanyu Tang, Chunlan Bao2011年5卷26-32页2011年4月唐善玉黄永峰黄永峰
鲍春兰
17Scopus
5Steganalysis of QIM Steganography in Low-Bit-Rate Speech Signals/ IEEE/ACM transactions on audio, speech and language processing / Songbin Li, Yizhen Jia and C.-C. Jay Kuo2017年25卷1011-1022页2017年5月李松斌李松斌李松斌
贾已真
21Scopus
6一种基于运动矢量空间编码的HEVC信息隐藏方法/计算机学报/李松斌,王凌睿,刘鹏,黄永峰2016年39卷1450-1463页2016年7月李松斌李松斌李松斌
王凌睿
刘鹏
黄永峰
33CNKI
7Covert voice over internet protocol communications based on spatial model/ Science China Technological Sciences/ Yongfeng Huang, Shanyu Tang2016年59卷117-127页2016年1月唐善玉黄永峰黄永峰5Scopus
8网络隐蔽通信及其检测技术/清华大学出版社/黄永峰,李松斌. 2016年3月黄永峰黄永峰黄永峰
李松斌
11CNKI
        226  

五. 主要完成人:

黄永峰

排名:1

行政职务:副所长

技术职称:教授

工作单位:清华大学

完成单位:清华大学

对本项目贡献:创建了网络流媒体的多维时空隐藏理论模型,建立了隐藏特征、隐藏矢量、矢量正交性、隐藏能力集、矢量容量和隐蔽性计算模型、基于隐藏矢量同步机制等完备的理论体系,提出了完整的基于网络流媒体的隐蔽通信概念、理论和模型。提出了语音压缩域的信息隐藏方法,包括压缩语音静音期信息隐藏和基因周期参数的信息隐藏等方法。

李松斌

排名:2

行政职务:实验室主任

技术职称:研究员

工作单位:中国科学院声学研究所南海研究站

完成单位:中国科学院声学研究所南海研究站

对本项目贡献:创立了较为系统的流媒体隐蔽通信安全性分析理论和方法,提出了码元关联模型、滑窗分析等流媒体隐写分析理论,为设计更安全的流媒体隐蔽通信方法提供了算法分析框架和理论支撑;提出了码元虚拟空间编码理论。

刘鹏

排名:3

行政职务:无

技术职称:副研究员

工作单位:中国科学院声学研究所南海研究站

完成单位:中国科学院声学研究所南海研究站

对本项目贡献:基于码元虚拟空间编码理论构建了一系列面向不同流媒体编码标准的高效信息隐藏方法,大幅提升了压缩编码后信息冗余受限的流媒体载体的信息隐藏容量。

六. 主要完成单位:

中国科学院声学研究所南海研究站:

本项目第一完成单位,主要贡献包括:创立了较为系统的流媒体隐蔽通信安全性分析理论和方法,提出了码元关联模型、滑窗分析等流媒体隐写分析理论,为设计更安全的流媒体隐蔽通信方法提供了算法分析框架和理论支撑;提出码元虚拟空间编码理论,基于该理论构建了一系列面向不同流媒体编码标准的高效信息隐藏方法,大幅提升了压缩编码后信息冗余受限的流媒体载体的信息隐藏容量。

清华大学:

本项目第二完成单位,主要贡献包括:创建了网络流媒体的多维时空隐藏理论模型,建立了隐藏特征、隐藏矢量、矢量正交性、隐藏能力集、矢量容量和隐蔽性计算模型、基于隐藏矢量同步机制等完备的理论体系,提出了完整的基于网络流媒体的隐蔽通信概念、理论和模型。提出了语音压缩域的信息隐藏方法,包括压缩语音静音期信息隐藏和基因周期参数的信息隐藏等方法。