[發明專利]基于分形的數字圖像主動偽裝方案

有效

• 申請號: 201410045851.8
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN104835104B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 楊恒伏;田祖偉;李勇帆
• 申請（專利權）人: 湖南第一師范學院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及基于分形的數字圖像主動偽裝方案，屬于多媒體信息安全與軍事偽裝技術領域。

背景技術

傳統加密技術應用適當的數學變換將重要的明文信息轉換成為無意義的密文，阻止非法用戶理解原始數據，從而確保數據的保密性。也正是由于加密后的密文的類噪聲特性，而容易引起攻擊者的懷疑，為攻擊者截取機密信息留下了線索[1, 2]（文獻[1]: 劉樂鵬, 張雪鋒. 基于混沌和位運算的圖像加密算法[J]. 計算機應用, 2013, 33(4): 1070-1073,1099; 文獻[2]: 王麗娜, 張煥國, 葉登攀, 胡東輝. 信息隱藏技術與應用[M]. 武漢大學出版社, 2012年5月.）。它僅僅考慮到信息的機密性，隱藏了信息的內容而無法隱藏信息的存在。信息隱藏技術則是將秘密信息隱藏在公開載體媒體信息中，而不影響原載體的使用價值，也不容易被人類知覺系統(如視覺或聽覺系統)覺察到。信息隱藏利用公開載體本身所具有的迷惑性來保護秘密信息， 既隱藏了信息的內容，又隱藏了信息的存在。然而隱秘信息需依附于與其相關性不強的公開載體而存在，也較容易引起攻擊者的注意[3, 4]（文獻[3]: 劉尚翼, 霍永津, 羅欣榮等. 基于圖像塊相關性分類的加密域可逆數據隱藏[J]. 武漢大學學報（理學版）, 2013, 59(5): 486-490; 文獻[4]: Zhengjun Liu, Yu Zhang, Wei Liu et al. Optical color image hiding scheme based on chaotic mapping and Hartley transform [J]. Optics and Lasers in Engineering, August 2013, 51(8): 967-972.）。數字迷彩偽裝是通過改變其面板或涂料的外觀，顏色，亮度和反射特性，而允許將目標與其周圍環境融為一體，從而保護特定目標物。但目前的數字迷彩方案均是利用背景主色替換目標區顏色來設計迷彩，而不能實現由迷彩偽裝圖像到原始目標的恢復，難以應用于網絡環境數字媒體隱秘通信[5, 6]（文獻[5]: Hengfu Yang, Jianping Yin. An adaptive digital camouflage scheme using visual perception and K-mean clustering [C]. In Proceedings of the 3rd/2013 International Conference on Materials and Products Manufacturing Technology (MPMT 2013), Changsha, China, September 25-26, 2013; 文獻[6]: 江玉珍, 朱映輝. 基于調色板分析及誤差擴散抖動的迷彩仿造[J]. 計算機工程與應用, 2013, 49(4): 181-184.）。

發明內容

1．技術問題：

為實現網絡環境數字媒體安全通信，有效維護數字媒體所有者合法權益，受動物偽裝色啟發，結合分形的自相似特性，提出基于分形的數字圖像主動偽裝方案。該方案通過一定的分形迭代，將待偽裝圖像信息變換成可識別的有意義圖像信息，以隱匿數字圖像中的感興趣目標物，從而使目標物逃避攻擊者探測。而在接收端，僅授權用戶可近似或無損恢復原始圖像信息，且在整個偽裝過程中無需引入第三方載體。

2．技術方案：

本發明的基于分形的數字圖像主動偽裝方案，包括自適應偽裝和原圖像恢復兩個主要階段，其中自適應偽裝階段又由顏色相似性計算、基于顏色相似性的四叉樹分割、目標分形偽裝三部分組成。數字圖像主動偽裝方案總體技術流程參照圖1，其詳細技術流程為：

（1）顏色相似性計算

參照圖2，顏色相似性計算的主要步驟如下：

步驟1：對任意顏色向量（r，g，b）（記為C），計算其相對于白色向量（255，255，255）（記為）的亮度相似性，

.（1）

步驟2：計算顏色C相對于白色的色度相似性，

（2）

步驟3：綜合考慮顏色亮度與色度因素，獲得彩色圖像顏色相似性因子s，

.（3）

其中取值范圍為，既然色度與飽和度是主要的感知因素，實驗中參數取值0.8。

（2）基于顏色相似性的四叉樹分割方案

參照圖3，基于顏色相似性的四叉樹分割方案實現步驟如下：