针对云环境下加密图像的信息隐藏算法制造技术

本发明专利技术提出了针对云环境下加密图像的信息隐藏算法，该方法分为密文图像生成、图像信息隐藏两部分内容，具体如下：图像拥有者利用加密密钥对图像加密，密钥自己保留，密文图像上传到云端信息隐藏模块后密文图像首先被分解为多层LSB层和MSB层，其中MSB层保留，LSB层进行奇异值分解，在分解后的矩阵中利用嵌入密钥进行信息嵌入，然后在与MSB层合并形成嵌入信息后的密文图像，实现信息的隐藏，然后这些包含了嵌入信息的密文图像可以发送到接收者，再按照方案进行解密还原出原始图像。

Information hiding algorithm for encrypted image in cloud environment

The invention provides a hiding algorithm for image encryption in the cloud environment information, the method is divided into cipher image generation, image information hiding two parts, as follows: the image owner uses the encryption key for image encryption key, and keep, the cipher image uploaded to the cloud information hiding module after the cipher image is first decomposed into multilayer LSB layer and MSB layer, the MSB layer LSB layer is retained, singular value decomposition, the information embedded in the embedding key matrix by decomposing, and then combined with the formation of the MSB layer in the cipher image after embedding information, realize the hidden information, and these include the cipher image embedded information can be sent to the receiver. According to the plan to restore the original image decryption.

【技术实现步骤摘要】
所属领域本专利技术涉及云计算环境中图像信息的安全

技术介绍
云存储环境中，图像所有者为了保证图像信息的安全和自己的隐私，通常情况下选择先将图像加密后再上传至云服务器，而服务器在不知道图像信息的情况下，需要对图像信息进行隐藏，接收方收到的是隐藏后包含嵌入信息的密文图像，能够提取信息并恢复原图，所以在密文图像信息隐藏需要进一步研究；并且这项研究在云计算环境下，对于信息的存储和传输安全有很高的价值。在现有技术中，有利用图像像素之间的相关性，通过修改和压缩LSB来实现信息嵌入，奇异值分解(SVD)，能够很好的表现出图像内的代数特性，在图像处理中，特别是水印方面有很好的运用意义，比如有方法将奇异值分解结合离散小波变换，提出一种彩色图像自适应算法，对水印的透明性和鲁棒性有很好的协调性；同时奇异值分解的精度比较高，本方法将其应用到加密图像的信息隐藏中，专利技术了一种云环境下，基于奇异值分解的图像密文图像信息隐藏方法。
技术实现思路
本专利技术提出了加密图像在云环境下的信息隐藏算法，本算法基于奇异值分解，云端执行对密文图像某些比特面的奇异值分解，并保存灰度字典，然后将数据嵌入到原来的比特面中来实现信息的隐藏。本专利技术所采用的技术方案是：针对云环境下加密图像的信息隐藏算法，过程如下：该方法分为密文图像生成、图像隐藏两部分内容，具体如下：图像拥有者利用加密密钥key1对图像加密，密钥自己保留，密文图像上传到云端信息隐藏模块后密文图像首先被分解为多层LSB层和MSB层，其中MSB层保留，LSB层进行奇异值分解，在分解后的矩阵中利用嵌入密钥key2进行信息嵌入，然后在与MSB层合并形成嵌入信息后的密文图像，实现信息的隐藏，然后这些包含了嵌入信息的密文图像可以发送到接收者，再按照方案进行解密还原出原始图像。本专利技术的有益效果是：在云传输和云存储环境下，在满足隐藏信息视觉不可见性的要求下，本专利技术在高嵌入率下依然能保持还原图像的低信噪比，嵌入量可以灵活调整，对于没有或者部分持有加密密钥和嵌入密钥的浏览者，是无法恢复原始图像信息的，也就是图像所有者在不需要暴露加密密钥的情况下，进行后续运算，充分保障了信息的隐私安全。附图说明图1表示信息隐藏流程图图2表示图像还原流程图具体实施方式以下，结合附图对本专利技术进行详细说明。一、密文图像生成设图像F，其大小为m×n，F的像素点为F(i，j)在F的灰度图像中，Bi，j有8个比特，分别为Bi，j，0、Bi，j，1、...、Bi，j，7，将其表示为：其中k表示8个比特的位置信息，k＝0,1,…，7(1)、对图像进行加密处理，使用加密密钥key1产生长为m×n×8的伪随机序列S：0≤i≤m-1；0≤j≤n-1；(2)、将图像F的原始比特位和伪随机序列进行异或运算：将Ci，j，k转换为十进制数，得到加密后的密文图像MF：通过信道将密文图像发送到云端服务器信息隐藏模块，图像所有者保留密钥key1，由于云端没有密钥，所以无法得到原始图像，隐私得到保障。二、图像隐藏云端信息隐藏模块在接收到密文图像后，开始对图像进行隐藏处理。(1)、图像分层首先，将密文图像按照最高和最低比特位分为三层(或者两层，依据恢复图像的信噪比要求选择)LSB层和MSB层；MSB层暂时保留，不做处理；LSB层进行奇异值分解。(2)、奇异值分解将三层LSB层分为m×n大小的图像块(本方法为4×4大小)，将每一块Gi的三层LSB层转化为十进制数中的0～7，得到一个4×4整数矩阵Pi，对矩阵进行奇异值分解：得到Ui和矩阵，将他们作为原始密文矩阵Pi的恢复字典存储在云端，由于云端没有密文图像的密钥key1，所以不用进行加密。由于奇异值矩阵Ei是对角矩阵，其中元素并不全为整数，但是通过软件分解出的酉矩阵精度达到0.001，取整后变化十分微小，所以对Ei取整；取整后得到E′i矩阵相对于图像密文矩阵Pi，有很多的元素为0，这些元素所在位置就可以嵌入信息。按分块的顺序将所有的恢复字典存放在云端，而把所有奇异值发送给信息隐藏模块；虽然这些奇异值是用来恢复密文图像的，但是信息隐藏模块没有密钥key1，所以奇异值也不用进行加密处理。云系统接收到这些奇异值后，对于每一个4×4的图像块，只有4个值被保留，相当于原来图像信息被压缩，产生很多值为0的空位，这些空位进行嵌入容量＝4×4矩阵的比特位数减4个奇异值所占用的比特位数。由于本方案是直接对密文的比特位进行处理，所以对于所有像素值为[0，255]的灰度图像，固定分块大小和比特层数之后，嵌入信息的长度都是一样的。(3)、信息嵌入将奇异值转换为二进制的比特序列，与需要嵌入的信息合并，得到三层LSB层，使用密钥key2对每一层的比特面进行置乱处理，得到新的三层LSB层，然后与首次分层的MSB层合并得到包含嵌入信息的图像G′i，将图像块合并得到新的密文图像M′F，存储或者发送给接收者。通过以上过程，实现了云环境下，密文图像信息的隐藏，图像拥有者隐私得到保障。此种隐藏方法是半无损甚至是无损的，护肤后的图像信噪比较其他方法更低。(4)、信息恢复接收者或者其他第三方想获得图像的方法是同时拥有密文密钥key1和嵌入密钥key2才能准确的复原图像，复原过程可见附图2，首先将密文图像M′F分块，对应当前块G′i，得到三层LSB层，根据嵌入密钥key2，提取出三层LSB层的奇异值所对应的字节和嵌入的字节信息，将这些字节信息转化为整数奇异值矩阵E′i，发送至云端，云端将E′i与存储的Ui和矩阵作为奇异值分解得到对应当前密文块G′i的十进制数矩阵P′i，然后恢复为G′i的三层LSB层，重复处理每一块，然后将这些信息发送到接收方，接收方利用key1与MSB层结合完全恢复图像，得到原始图像。整个过程，除了图像拥有者和合法接收者拥有密钥key1和key2，可以恢复原始图像外，第三方没有完整的密钥信息，不能完全恢复原始图像，图像拥有者隐私信息安全得到保障。本文档来自技高网...

【技术保护点】
针对云环境下加密图像的信息隐藏算法，该专利技术涉及云计算环境中图像信息的安全技术领域，其主要特征是：该算法实施过程如下：该方法分为密文图像生成、图像隐藏两部分内容，具体如下：图像拥有者利用加密密钥对图像加密，密钥自己保留，密文图像上传到云端信息隐藏模块后密文图像首先被分解为多层LSB层和MSB层，其中MSB层保留，LSB层进行奇异值分解，在分解后的矩阵中利用嵌入密钥进行信息嵌入，然后再与MSB层合并形成嵌入信息后的密文图像。

【技术特征摘要】
1.针对云环境下加密图像的信息隐藏算法，该发明涉及云计算环境中图像信息的安全技术领域，其主要特征是：该算法实施过程如下：该方法分为密文图像生成、图像隐藏两部分内容，具体如下：图像拥有者利用加密密钥对图像加密，密钥自己保留，密文图像上传到云端信息隐藏模块后密文图像首先被分解为多层LSB层和MSB层，其中MSB层保留，LSB层进行奇异值分解，在分解后的矩阵中利用嵌入密钥进行信息嵌入，然后再与MSB层合并形成嵌入信息后的密文图像。2.根据权利要求1中所述针对云环境下加密图像的信息隐藏算法，其特征是：密文图像生成的主体方案是：设图像F，其大小为m×n，F的像素点为F（i，j）在F的灰度图像中，有8个比特，分别为，将其表示为：其中k表示8个比特的位置信息，k=0,1,…，7（1）、对图像进行加密处理，使用加密密钥产生长为m×n×8的伪随机序列S：（2）、将图像F的原始比特位和伪随机序列进行异或运算：将转换为十进制数，得到加密后的密文图像：。3.根据权利要求1中所述针对云环境下加密图像的信息隐藏算法，其特征是：图像隐藏步骤具体如下：（1）图像分层将密文图像按照最高和最低比特位分为三层（或者两层，依据恢复图像的信噪比要...

【专利技术属性】
技术研发人员：范勇，胡成华，
申请(专利权)人：四川用联信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51