论文研读｜生成式跨模态隐写发展综述

前言：本文介绍近5年来生成式跨模态隐写领域的相关工作。

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不同于文本隐写，跨模态隐写需要考虑不同模态间的相关性，常见的跨模态场景有：Image-to-Text（如图像描述）, Text-to-Speech（如语音助手）, Text-to-Image（如按文作画）等。下面对基于深度学习的生成式跨模态隐写相关工作进行介绍。

[1]- 基于图像描述的文本信息隐藏 (北京邮电大学学报，2018) BUPT, Xue et al.

• 主要思想：采用CNN+LSTM框架，通过对基于Beam Search 的搜索方法进行改动。首先在密文首部加入16bit信息表示密文长度，然后根据不同的接收方共享场景分别设计了
  • 基于句子的隐藏算法（SSH）：使用 Beam Search，在所有单词生成完毕之后，通过对$2^n$个候选句等长编码，在最终句的选取过程中嵌入秘密信息；
  • 基于单词的隐藏算法（WWH）：Beam 长度为1时，Beam Search 退化为贪婪搜索。在每个时间步生成单词时，固定候选词集为2，密文为1则选择较大概率的词，密文为2则选择较小概率的词。
  • 基于散列函数的隐藏算法（HH）：通过下述公式将每个单词对应1bit的秘密信息，这种方法根据文本即可提取秘密信息。
    $v(w,key)=(md5(w+key))mod2$
• 数据集：Flicker8k
• 评价指标：嵌入容量：bpw；语义相关性：BLEU-N

[2]- Rits: real-time interactive text steganography based on automatic dialogue model (ICCCS, 2018) Tshinghua University, Yang et al.

这篇文章虽然不是跨模态的文章，但它指出生成的隐写文本应具备认知不可感知性，即：其语义应与上下文的语义相关，这一观点在跨模态文本隐写领域同样适用。

• 主要思想：针对对话场景，使用RNN+强化学习，使用基于完全二叉树的定长编码嵌入秘密信息。
• 数据集：对话数据集 negotiator
• 评价指标：效率：time

[3]- Steganographic visual story with mutual-perceived joint attention (EURASIP, 2021) Shanghai University, Guo et al.

• 主要思想：本文提出概率分布方差在一定范围之内才能保证认知不可感知性，设计了一种自适应候选词集的信息嵌入和提取方法。
• 数据集：VIST
• 评价指标：视觉不可感知性：Perplexity；认知不可感知性：BLEU&METEOR

[4]- ICStega: Image Captioning-based Semantically Controllable Linguistic Steganography (SPL, 2023) USTC, Wang et al.

• 主要思想：本文主要提出一个基于语义控制的候选词集构建方法
• 数据集： MS COCO
• 评价指标：嵌入量：bpw；视觉不可感知性：Perplexity；安全性：抗隐写分析能力 TS-FCN；认知不可感知性：BLEU&METEOR；多样性：LSA&Self-CIDEr

[5]- Cross-Modal Text Steganography Against Synonym Substitution-Based Text Attack (SPL, 2023) Fudan University, Peng et al.

• 主要思想：抗同义词替换攻击，有损隐写，使用DNN编码秘密信息，在解码网络中解锁。
• 数据集：MS COCO
• 评价指标：统计不可感知性：KL散度；抗隐写分析能力：LS-CNN&R-BIC&SeSy&BERT-FT
• 开源代码：https://github.com/hunanpolly/Cross-Modal-Steganography

[6]- Cover Reproducible Steganography via Deep Generative Models (TDSC, 2022) USTC, Chen et al.

• 应用场景：Text-to-Speech；Text-to-Image

[7]- Distribution-Preserving Steganography Based on Text-to-Speech Generative Models (TDSC, 2022) USTC, Chen et al.

• 应用场景：Text-to-Speech
• 开源代码：https://github.com/coriverchen/ProvablySecureSteganography