[發明專利]一種分級-分組的秘密圖像共享方法

有效

• 申請號: 201310314405.8
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103414839A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王安紅;劉文杰;劉麗;李志宏
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

1.一種分級-分組的秘密圖像共享方法，包括發送端對秘密圖像的分級分解、共享、隱藏和接收端對秘密圖像的分組漸進恢復，其特征在于具體操作步驟如下：?

Ⅰ.發送端秘密圖像的分級分解、共享、隱藏，包括下列步驟：?

第一步，對秘密圖像進行比特位分解形成多個不同等級的子秘密圖像：?

⑴.讀入一幅U×V大小的秘密圖像S，將其分為互不重疊的、2×2大小的圖像塊，從第一個圖像塊開始執行下列步驟(2)和(3)；?

⑵.假設第一個圖像塊中4個像素的值分別為d₁₁，d₁₂，d₂₁，d₂₂，將每個像素值轉換為8比特二進制st₁，st₂，st₃，st₄，依次取出st₁，st₂，st₃，st₄的第一和第二比特形成8位二進制比特流st₁'，同理，依次取出第三和第四比特形成比特流st₂'、第五和第六比特形成比特流st₃'、第七和第八比特形成比特流st₄'；?

⑶.分別轉換二進制比特流st₁'，st₂'，st₃'，st₄'為十進制數d₁，d₂，d₃，d₄，并將d₁，d₂，d₃，d₄作為像素值依次存入四幅子秘密圖像矩陣S₁，S₂，S₃，S₄；?

⑷.重復步驟(2)-(3)，直到秘密圖像S中的所有圖像塊均被處理完畢，此時，原始秘密圖像S被分成四個不同級別的子秘密圖像S₁，S₂，S₃，S₄，其大小均為?

第二步，將四幅子秘密圖像分別共享為四組影子圖像并隱藏到不同的掩飾圖像中，以子秘密圖像S₁為例：?

⑴.轉換子秘密圖像S₁的每個像素為r位m進制數，并將每個像素的每位數獨立存儲于矩陣P中，形成大小為的矩陣P；?

⑵.讀入一幅H×Z大小的掩飾圖像C₁，其中按逐行掃描方式將每個像素依次存入列向量q中，其大小為(H×Z)×1，并進行如下操作：?

a=qmodm????????????????????????????????????????(1)?

dv=q-a??????????????????????????????(2)?

其中，mod表示求余數運算；?

⑶.按行依次對矩陣P中數字進行分組，每k-1個數字為一組，作為Shamir(k，n)門限方案中多項式的前k-1個系數，依次取列向量a中的數作為第k個系數，如(3)式：?

f_g(x)=(p_j+p_j+1x¹+…+p_j+k-2x^k-2+a_gx^k-1)modm，?????????????(3)?

其中，p_j為矩陣P中的第j個元素，表示向上取整；g=1，2，…，H×Z；因為所以當?時，f_g(x)中的系數p_j取零；?

⑷.根據公式(3)，取x=1，2，K，n，分別計算f_g(1)，f_g(2)，...，f_g(n)得到n個列向量y₁，y₂，…，y_n：?

y₁=f_g(1)，y₂=f_g(2)，...，y_n=f_g(n)，g=1，2，...，H×Z，????????????(4)?

⑸.計算公式(5)，并將結果存入列向量s₁，…，s_x，…，s_n：?

s_x=dv+y_x，x=1，2，…，n????????????????????(5)?

⑹.將s₁，…，s_x，…，s_n都轉換為任意大小的矩陣，分別記為ST₁，…，ST_x，…，ST_n，表示n幅隱藏圖像；?

⑺.將隱藏圖像ST₁，…，ST_x，…，ST_n分發給相應管理權限組中n個不同的參與者保存，并將對應的密鑰x和m的值告知每個參與者；?

至此，完成子秘密圖像S₁的隱藏和分發過程；?

同樣地，將子秘密圖像S₂，S₃，S₄分別按照步驟(1)-(7)執行后分發給其對應管理權限組中n個不同的參與者保存；?

Ⅱ.接收端對秘密圖像和掩飾圖像的恢復：?

第一步，對子秘密圖像和掩飾圖像的恢復；根據Shamir(k，n)門限方案的思想，對同一組參與者，最少收集到其中的k個參與者提供的隱藏圖像及相應密鑰x才能恢復本組的子秘密圖像和掩飾圖像，以收集到第一組k幅隱藏圖像為例：?

⑴.讀入收集到的k幅隱藏圖像及相應密鑰并按逐行掃描方式將每個隱藏圖像矩陣轉換為列向量大小均為(H×Z)×1，則可求得i_t=i₁，i₂，…，i_k；令，其中g=1，2，…，H×Z；?

⑵.分別提取中第g個(g=1，2，…，H×Z)未被處理的數?用k個點構造k-1階方程組：?

由上式方程組，求解出k個系數p_j，p_j+1，…，p_j+k-2，a_g，記為一組；?

⑶.重復步驟(2)，直到中所有數都被處理，最終得到H×Z組系數；?

⑷.當j滿足時，依次取每組系數的前k-1個數p_j，p_j+1，…，p_j+k-2執行如下操作：（i）將k-1個數中每r位視為一個m進制數，并將其轉換為十進制數；（ii）將得到的十進制數作為像素值按逐行排列方式依次存入矩陣中，該矩陣即為子秘密圖像矩陣S₁；?

⑸.提取每組系數的第k個數a_g進行掩飾圖像恢復：首先，求取dv：?

然后利用a_g構成列向量a來求取q：?

q=a+dv；最后，將列向量q轉換為矩陣求得掩飾圖像C₁；?

同樣地，其他組隱藏圖像都按照步驟(1)-(5)執行后可得相應的子秘密圖像S₂，S₃，S₄及其對應的掩飾圖像；?

第二步，對秘密圖像的漸進恢復：?

⑴.兩個或兩個以上不同組的參與者提供其恢復的子秘密圖像，即可采用比特位分解的逆過程恢復不同質量的原秘密圖像；?

⑵.當所有組均能提供其恢復的子秘密圖像時，用比特位分解的逆過程可以恢復一個無損的秘密圖像S。?