[發明專利]聯合零水印嵌入的圖像加密方法和裝置

有效

• 申請號: 201711059034.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107770407B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 葉從歡;熊曾剛;王光偉;張學敏;徐方;劉振;盧佳杰
• 申請（專利權）人: 湖北工程學院
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04L9/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 郭新娟

1.一種聯合零水印嵌入的圖像加密方法，基于小波域實現，其特征在于，包括：

對原始圖像進行離散小波變換，以得到近似分量、水平細節分量、垂直細節分量和對角細節分量；

針對所述近似分量、水平細節分量、垂直細節分量和對角細節分量中的每個分量進行處理，并提取各分量中的符號位部分、整數位部分和小數位部分，將各符號位部分保存為符號矩陣、各整數位部分保存為整數矩陣、各小數位部分保存為小數矩陣；

利用秘鑰矩陣對各所述符號矩陣進行加密，并對加密后的各所述符號矩陣進行置亂變換以得到4個加密符號矩陣；

對各所述小數矩陣進行處理以得到4個第一小數向量，并對各所述第一小數向量中的各向量元素進行排序，確定排序后的每個向量元素在排序前的所述第一小數向量中的位置，以得到4個第一位置向量；

對水印圖像進行離散小波變換得到近似分量、水平細節分量、垂直細節分量和對角細節分量，并對各分量中的向量元素進行小數化處理以得到4個第二小數向量，并對各所述第二小數向量中的各向量元素進行排序，確定排序后的每個向量元素在排序前的該第二小數向量中的位置，以得到4個第二位置向量；

針對由所述水印圖像得到的近似分量、水平細節分量、垂直細節分量和對角細節分量中的各分量，確定其在4個所述第二位置向量中的對應向量元素，并進一步確定該向量元素在4個所述第一位置向量中的對應位置，得到4個第三位置向量，以完成對小數矩陣的零水印嵌入；

對各所述整數矩陣分別進行位平面分解以得到多個二進制位平面，將各二進制位平面劃分為高位位平面和低八位位平面；其中，將各高位位平面與所述秘鑰矩陣進行異或運算、置亂變換得到加密高位矩陣，將各低八位位平面分別表示為第一矩陣、第二矩陣、第三矩陣和第四矩陣；

將所述第一矩陣、第二矩陣、第三矩陣和第四矩陣表示為一個具有32個位平面的第五矩陣，并針對所述第五矩陣中的每個位平面，按照隨機位塊模式對其進行位塊劃分和位塊交換；

生成包含有32個隨機數的隨機向量，并對該隨機向量中的各隨機數按照預設順序進行排序；

按照排序后的所述隨機向量中的各向量元素的下標對完成交換后的所述第五矩陣中的各位平面進行排序；

將排序后的所述第五矩陣按照預設規則劃分為4個替換矩陣，再利用所述秘鑰矩陣分別對所述替換矩陣進行異或運算以得到4個加密矩陣；

針對由所述原始圖像得到的所述近似分量、水平細節分量、垂直細節分量和對角細節分量中的各分量，將所述4個加密矩陣中的每個加密矩陣與其對應的加密高位矩陣進行組合以得到4個加密整數矩陣；

將所述加密符號矩陣、加密整數矩陣以及嵌入零水印后的小數矩陣進行組合以得到聯合水印嵌入的加密矩陣，對該聯合水印嵌入的加密矩陣進行離散小波逆變換，得到聯合水印嵌入的加密圖像。

2.根據權利要求1所述的聯合零水印嵌入的圖像加密方法，其特征在于，所述秘鑰矩陣通過以下步驟生成：

針對所述第一矩陣中的每行向量元素和每列向量元素，分別求取所述第一矩陣中M行向量元素的海明距離之和，以及第一矩陣中的N列向量元素海明距離之和；

利用信息多項式和CRC校驗碼分別求取M行向量元素海明距離之和的余數以及N列向量元素的海明距離之和的余數；

根據Logistic混沌系統和M行海明距離之和的余數，并以N列海明距離之和的余數作為初值生成秘鑰矩陣。

3.根據權利要求1所述的聯合零水印嵌入的圖像加密方法，其特征在于，將排序后的所述第五矩陣按照預設規則劃分為4個替換矩陣的步驟包括：

按照第1到第8、第9到第16、第17到第24、第25到第32將所述第五矩陣中的32個位平面劃分為4個替換矩陣。

4.根據權利要求1所述的聯合零水印嵌入的圖像加密方法，其特征在于，所述隨機位塊模式的生成步驟為：

根據Henon映射生成兩組混沌序列X和Y；

利用公式得到存儲塊大小的序列D和存儲重疊部分大小的序列F，進而根據所述序列D和序列F確定隨機位塊模式。