[發(fā)明專利]一種大容量的圖像加密域信息隱藏方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010080173.4
• 申請日: 2020-02-04
• 公開（公告）號: CN111311474B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉麗;王安紅;李志宏;呂琪;韓宇崢
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06F21/60
• 代理公司: 太原中正和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14116
• 代理人: 焦進(jìn)宇

本發(fā)明屬于信息隱藏技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種能夠?qū)⑤d體圖像解密過程和秘密數(shù)據(jù)提取過程分離的大容量加密域信息隱藏方法；具體技術(shù)方案為：一種大容量的圖像加密域信息隱藏方法，由以下四部分組成：一、預(yù)測差值的計算和標(biāo)簽地圖的產(chǎn)生；二、載體圖像的加密；三、預(yù)測差值的保存及秘密信息的嵌入；四、載體圖像的可逆恢復(fù)及秘密信息的無損提取；整個技術(shù)方案簡單易行，根據(jù)用戶對圖像保護(hù)的不同要求，可將用戶版權(quán)、身份認(rèn)證或內(nèi)容檢索等信息隱藏到加密圖像中，實現(xiàn)對圖像的版權(quán)保護(hù)、安全認(rèn)證、檢索、歸類等管理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明信息隱藏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大容量的圖像加密域信息隱藏方法。

背景技術(shù)

隨著云計算的普及，越來越多涉及個人隱私的圖像數(shù)據(jù)在開放的云平臺進(jìn)行存儲和處理，如信用記錄、醫(yī)療病歷、法庭記錄、私人財產(chǎn)記錄、軍事及商業(yè)信息等。如何保護(hù)這些隱私數(shù)據(jù)的安全性成為了目前極為重要而緊迫的研究課題之一。傳統(tǒng)的加密算法可以將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為密文的形式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和存儲，從而很好的隱藏了用戶數(shù)據(jù)的內(nèi)容；信息隱藏技術(shù)可以將某一秘密信息(如版權(quán)、身份認(rèn)證等)隱藏于密文中，從而實現(xiàn)密文數(shù)據(jù)的檢索、歸類或認(rèn)證等管理。因此，加密算法和信息隱藏技術(shù)的結(jié)合，能夠為用戶個人數(shù)據(jù)在云環(huán)境的處理過程中提供雙重的安全保障。

近幾年來，加密域信息隱藏技術(shù)主要致力于三個方面的研究：(1)載體圖像的可逆恢復(fù)及嵌入信息的無損提取；(2)嵌入容量的提升；(3)可逆恢復(fù)與無損提取的可分離性。2008年，Puech等人首次提出了加密域可逆信息隱藏的概念，該方法采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)對原始圖像進(jìn)行加密，然后將加密后的圖像分成若干塊，每個塊中嵌入一個秘密比特位。通過分析解密過程中的局部標(biāo)準(zhǔn)差，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取和圖像的恢復(fù)。然而該方案無法實現(xiàn)圖像恢復(fù)和信息提取的可分離性，且嵌入容量也不是很理想。之后，Zhang等人利用低密度奇偶校驗碼壓縮加密圖像的較低有效位，創(chuàng)建冗余空間進(jìn)行數(shù)據(jù)隱藏，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)提取和圖像解密可分離的加密域信息隱藏方法，并提高了嵌入容量。2018年，Yi等人基于參數(shù)二叉樹標(biāo)記方法，提出了一種可分離的加密域可逆信息隱藏方案，將平均嵌入的容量提升到1.74bpp。同年，Xiang等人利用了MSB預(yù)測及哈夫曼編碼技術(shù)，將嵌入過程中產(chǎn)生的標(biāo)簽地圖巧妙的隱藏入原始的載密圖像中，進(jìn)一步擴(kuò)大了圖像的冗余空間，有效地提高了嵌入容量。然而，隨著用戶對自身隱私數(shù)據(jù)安全性需求的日益增加，加密域信息隱藏在可逆性、嵌入容量、算法執(zhí)行效率等方面依然存在著諸多問題有待進(jìn)一步研究。因此，研究如何將密碼技術(shù)和信息隱藏技術(shù)有效地相結(jié)合，更大程度上保護(hù)云環(huán)境下用戶隱私數(shù)據(jù)的安全，不僅有著十分重要的理論意義，更有著重要的應(yīng)用價值和迫切的現(xiàn)實需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的嵌入量不足的技術(shù)問題，旨在提供一種能夠?qū)⑤d體圖像解密過程和秘密數(shù)據(jù)提取過程分離的大容量加密域信息隱藏方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種大容量的圖像加密域信息隱藏方法，由以下四部分組成：(Ⅰ)預(yù)測差值的計算和標(biāo)簽地圖的產(chǎn)生；(Ⅱ)載體圖像的加密；(Ⅲ)預(yù)測差值的保存及秘密信息的嵌入；(Ⅳ)載體圖像的可逆恢復(fù)及秘密信息的無損提取。

Ⅰ.預(yù)測差值的計算和標(biāo)簽地圖的產(chǎn)生，包括下列步驟：

第一步，讀入一幅尺寸為M×N的載體圖像I；

第二步，預(yù)測差值的計算過程:

(1)在載體圖像中，標(biāo)記當(dāng)前像素為x(i,j)；

(2)使用中值邊緣預(yù)測法(Median?Edge?Detector)計算當(dāng)前像素的預(yù)測值px(i,j)，如公式(1)所示，其中，2≤i≤M,2≤j≤N：

(3)使用公式(2)，計算當(dāng)前像素與其預(yù)測值的差值，將差值記為D(i,j)：

D(i,j)＝x(i,j)-px(i,j)?????????????????????????????(2)