[發明專利]一種基于EMD-3的多載體密圖分存和重構方法

有效

• 申請號: 201611004928.2
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106600517B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 邵利平;黃燕燕
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明提供一種基于EMD?3的多載體密圖分存和重構方法，將與公開圖像等大的密圖嵌入到多個分發的公開圖像中，所提方法通過密圖的MD5值和SHA?1值以及用戶給定的密鑰產生多組置亂參數并分別用于不同的公開圖像像素位置置亂；然后將置換后的公開圖像對應位置像素構成向量，通過EMD?3嵌入方法嵌入密圖像素并重構公開圖像，為增強EMD?3嵌入的安全性，EMD?3嵌入方法的基向量由與密圖MD5值和SHA?1值以及用戶給定的密鑰綁定的隨機參數進行置亂，從而僅有正確的用戶密鑰和正確的密圖MD5值和SHA?1值才能對密圖進行恢復，相對于傳統的多載體密圖分存重構方法，不僅具有較高的視覺嵌入質量，也增強了安全性。

技術領域

本發明屬于圖像信息安全和數字圖像信號處理交叉領域，涉及一種密圖分存重構方法，特別涉及一種基于EMD-3的多載體密圖分存和重構方法。

背景技術

近年來，伴隨著計算機和網絡技術的發展，越來越多的圖像在網絡中傳輸，在給用戶提供方便的同時，也帶來了一系列的安全隱患。對圖像信息不當使用和惡意篡改，不僅會涉及個人隱私，也會給社會帶來嚴重的負面影響。

針對數字圖像信息安全，人們已提出了多種方法，如：①將明文圖像轉換為密文圖像的數字圖像加密技術；②將機密圖像隱藏于非相關載體中的數字圖像隱寫技術；③給圖像添加版權認證標識，對圖像真實性和完整性，來源者和使用者進行認證的數字圖像水印技術；④結合現有技術特點對圖像的真實性和完整性進行甄別的數字圖像盲取證技術以及⑤將機密圖像拆分為影子圖像，利用分發影子圖像重構秘密圖像的數字圖像信息分存技術。

其中，對重要圖像信息進行安全保護的數字圖像信息分存技術已成為當前圖像信息安全的研究熱點。傳統的圖像分存方案只是將秘密圖像轉換為無意義影子圖像，這在公有信道傳輸中容易誘發攻擊而使分發影子圖像遭受破壞，從而降低秘密圖像最終正確重構的可能性。針對無意義圖像分存方案在使用過程中存在的安全隱患，一些文獻也探討了有意義圖像分存。

針對有意義分存，Lin,2004(Lin CC,Tsai WH.Secret image sharing withsteganography and authentication.The Journal of Systems and Software,2004,73(3):405–414.)將秘密圖像每個像素的8位分存信息嵌入到載體圖像對應的2×2分塊的左下，右下和右上像素中。Yang,2007(Yang CN,Chen TS,Yu KH,Wang CC.Improvements ofimage sharing with steganography and authentication.The Journal of Systemsand Software,2007,80(7):1070-1076.)用GF(2⁸)替代GF(251)、并通過調整2×2分存信息的嵌入結構來嵌入秘密像素分存信息。Chang,2008(Chang CC,Hsieh YP,Lin CH.Sharingsecrets in stego images with authentication.Pattern Recognition,2008,41(10):3130–3137.)將8位分存信息嵌入到載體圖像對應的2×2分塊所有像素的低3位中。為提高載體圖像的視覺質量，Wu,2011(Wu CC,Kao SJ,Hwang MS.A high quality image sharingwith steganography and adaptive authentication scheme.The Journal of Systemsand Software,2011,84(12):2196-2207.)對傳統的LSB嵌入方法進行改進，通過調整像素的第4個低位來減小嵌入信息后的像素與原始像素的差值以獲得更高的視覺嵌入質量。為提升嵌入后載體的視覺質量，Eslami,2010(Eslami Z,Razzaghi SH,Zarepour AJ.Secretimage sharing based on cellular automata and steganography.PatternRecognition,2010,43(1):397-404.)等僅對載體圖像所有2×2分塊的1/2分塊的低2位按LSB法嵌入分存信息。Chang,2011(Chang CC,Chen YH,Wang HC.Meaningful secretsharing technique with authentication and remedy abilities.InformationSciences,2011,181(14):3073–3084.)和Chen,2012(Chen YH,Chang CC.Image TamperDetection and Recovery Based on Dual Watermarks Sharing Strategy.Journal ofDigital Information Management,2012,10(1):39–49.)引入了像素配對，將分存信息嵌入到載體圖像的2×2分塊中以提高攻擊后修復能力。為獲得更強的攻擊后修復能力，Wu,2013(Wu XT,Sun W.Secret image sharing scheme with authentication and remedyabilities based on cellular automata and discrete wavelet transform.TheJournal of Systems and Software,2013,86(4):1068-1088.)引入了備份圖像，將兩個8位秘密像素和2個4位備份圖像像素對應的分存信息和認證信息用LSB法嵌入到載體圖像對應2×4分塊的低2位中。