[發明專利]一種基于視覺效果秘密共享方法及系統

有效

• 申請號: 202011188063.6
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112422767B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 朱洪斌;劉圣龍;趙濤;王衡;周鑫;王迪;夏雨瀟;呂艷麗;張舸;陳禹希
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司大數據中心
• 主分類號: H04N1/44
• 分類號: H04N1/44
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供的一種基于視覺效果秘密共享方法及系統，包括：將原始圖像拆分為多個秘密圖像；將每個秘密圖像映射為秘密塊；基于秘密塊的大小逐塊生成多個共享圖像塊；采用循環堆疊的方式移動各共享圖像塊實現對共享圖像塊的加密；解密時將所有共享圖像塊按次序疊加，獲得與原始圖像質量相同的解密圖像；其中，秘密塊具有多個像素，通過逐塊加密圖像，使共享圖像的大小與秘密影像相同，消除了像素擴展，提高了恢復圖像的性能，實現幾乎無損的視覺加密；通過對加密前后像素塊的映射關系進行處理，獲得了更高的對比度，同時本發明不需要像傳統加解密過程那樣需要借助電子設備，本發明可以將共享圖像塊直接打印到紙上將多張紙垂直排列即可得進行解密。

技術領域

本發明涉及秘密圖像共享技術領域，具體涉及一種基于視覺效果秘密共享方法及系統。

背景技術

隨著互聯網和智能設備的發展，迫切需要隨時隨地訪問信息。公共網絡通常有一個開放的連接和不信任的通信通道。傳統密碼學可以確保信息的安全性和隱私性。但是，存儲、管理和分發密鑰的工作量很大。

1994年Naor和Shamir[1]提出了一種視覺密碼技術Visual Cryptography Scheme(VCS)，該技術旨在將秘碼信息加密為多個共享并通過不信任的通信渠道將其傳輸給用戶。雖然人眼可以通過堆疊足夠數量的份額來輕松顯示秘密圖像或信息。Naor和Shamir的門限方案關于(k，n)中將秘密的黑白圖像分成n幅，然后根據擲硬幣的方式生成剩余的n-k幅隨機網格圖像，總共得到n幅基礎共享隨機網格圖像，其中k是門限值，n是用戶的數量。除非疊加k幅基礎共享隨機網格圖像或更大更多圖像，否則門限值方案使解密成為不可能解密出原始圖像透明膠片在一起。VCS的優點在于HVS可以恢復共享密鑰值直。用戶可以將共享內容打印到透明膠片上并重建秘密圖像，這一過程無需使用任何設備。

VCS基于以下理想功能：

(i)VCS結合了完美密碼的概念，并且將加密的秘密共享與用于解密的光柵圖形的秘密共享；

(ii)VCS消除了傳統加密的復雜計算；

(iii)人眼視覺系統(HVS)可以通過疊加共享圖像來恢復秘密消息，并且用戶即使沒有數字設備也可以執行秘密恢復。

上述功能使VCS特別適用于計算受限的場景和不受信任的網絡等人機交互場景，例如(i)用于ATM安全配對密碼輸入；(ii)以紙質方式核實投票選舉結果；(iii)保護存儲在中央數據庫中的面部圖像的隱私。但是，VCS的許多問題阻止了它的廣泛應用。

Naor和Shamir提出的使用秘密共享技術計劃將圖像分成兩個或多個透明膠片的新的視覺加密技術來加密圖像。傳統VCS最重要的問題是。這些缺點可能導致共享圖像失真，可移植性差和浪費儲存空間。為了保持圖像尺寸，在視覺密碼術之前，我們可以對秘密圖像進行各種預處理將密碼復制到秘密圖像上。但是，這些方法會降低圖像質量。完美的秘密恢復是具有非常高的質量彩色圖像和相對低的計算能力。但這些方法不適用于打印的透明膠片。我們還可以使用概率方法來保持圖像大小不變，但是這些方案與現有的VCS同樣降低了對比度，因此導致恢復圖像的視覺質量降低。Shamir[1]提出的新模型通過多層覆蓋基改善了對比度，但像素問題擴張仍然存在。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述不足，本發明提供一種基于視覺效果秘密共享方法，包括：

將原始圖像拆分為多個秘密圖像；將每個秘密圖像映射為秘密塊；基于秘密塊的大小逐塊生成多個共享圖像塊；采用循環堆疊的方式移動各共享圖像塊實現對所述共享圖像塊的加密；

按照堆疊好的順序將加密后的共享圖像塊分發給至少兩個用戶；

將所有分發到用戶的共享圖像塊按次序疊加，獲得與原始圖像質量相同的解密圖像；

其中，所述秘密塊具有多個像素。