面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法技术

本发明专利技术公开一种面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法，将灰度图像分为八个位平面图，对每个位平面图进行图像加密和数据嵌入联合编码，然后将这八个位平面图重新合成为灰度图像，即为携有秘密信息的密文图像，得到携有秘密信息的密文图像后，每个位平面图使用解密密钥可对密文信息进行解密，解密后的位平面图根据数据嵌入编码可直接提取嵌入信息并将图像恢复为原始载体图像。本发明专利技术有效保证数据的大容量嵌入，载体数据的可逆恢复。

【技术实现步骤摘要】
面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法
本专利技术属于信息加密技术，具体涉及一种面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法。
技术介绍
随着社会的进步，科技的高速发展，网络通信技术和云存储技术也日新月异。云存储技术存取方便，节约用户的存储成本和存储空间，让用户的存取行为不受时间，地点的约束。总而言之，网络通信技术和云存储技术为人们的工作生活带来了极大的便利，人们越来越依赖于网络通信和云存储。然而，在这样一个数据交互极为便利的大数据时代，如何保证在高速便捷的存取条件下，实现庞大的存储的数字图像的安全，保护所存储数据的保密性，真实性，完整性，同时能准确地标注文件以实现图像的无误检索，对于申请查看或使用的用户进行权限认证，成为人们的关注点。越来越多的网络安全研究人员也聚焦于这个问题，致力于提出安全性能更好，实现速度更高效更简便的云环境下密文域数据标注方法。传统的云环境下密文域数据标注将数据与标注分开存储，不仅占用额外的存储空间，检索步骤也较为繁琐。面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法能在图像中嵌入秘密信息并对数字图像进行加密，简单地说，图像本身是秘密信息的载体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法，其特征在于：依次包括以下步骤：(1)载入数字图像，并进行参数设置以及预处理；(1.1)将灰度图像img分为8个位平面图，灰度图像中每个像素点灰度值的第i位共同组成一个新的二值图像即为该图像的第i个位平面图I

【技术特征摘要】
1.一种面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法，其特征在于：依次包括以下步骤：(1)载入数字图像，并进行参数设置以及预处理；(1.1)将灰度图像img分为8个位平面图，灰度图像中每个像素点灰度值的第i位共同组成一个新的二值图像即为该图像的第i个位平面图Ii，1≤i≤8且i，为整数；(1.2)将8个位平面图Ii分别进行分块，每个位平面图Ii均划分为若干个不重叠的分块，每个分块大小为s1×s2，3≤s1≤9，3≤s2≤9，每个分块有n个比特，n＝s1*s2且9≤n≤81；(1.3)每个位平面图Ii中的每个分块，若能够用少于或等于n个比特的标志位和结构信息来还原该分块，则该分块能够嵌入额外的比特信息，否则，该分块不能进行信息嵌入操作；然后根据每个分块是否能够嵌入额外的比特信息以及块的情况对各个分块进行分类，用不同的标志位来标记不同类别的分块；(2)信息嵌入与加密；(2.1)对于每个位平面图Ii，计算每个位平面图中能够嵌入信息的分块的嵌入总容量Ci，记录所有不能嵌入信息的分块中需要被标志位代替的值，将这些值记为记录信息B，这些记录信息B用以复原嵌入信息后的位平面图，B和秘密信息P一起作为嵌入信息嵌入该位平面图；计算每个位平面图中B的总位数Ti，若某一个位平面图的总嵌入容量Ci大于记录信息B的总位数Ti，则证明该位平面图能够额外嵌入比特信息，可进行数据嵌入编码，最终用八个比特位的enf来标记这8个位平面图是否能够进行信息嵌入，若该位平面能够额外嵌入信息，则置enf＝1，否则enf＝0，enf作为嵌入信息嵌入至最高位的位平面图的冗余空间中；(2.2)对于步骤(2.1)中判断可嵌入信息的每个位平面图Ii，均计算可嵌入额外信息的分块的结构信息，将标志位信息和结构信息嵌入该分块，剩余比特位用以嵌入额外信息，对于不可嵌入额外信息的分块，用相应的标志位进行标记即可，由此得到携有额外信息的位平面图I′i；(2.3)对每个位平面图用流密码对称加密算法进行加密，得到8个加密后的位平面图I″i，将这8个加密后的位平面图合成为一个灰度图像即得到灰度图像的密文；(3)解密：信息提取与图像恢复；(3.1)将步骤(2.3)所得灰度图像的密文分解为8个位平面图，得到8个位平面密文图像I″i，对这8个处理后的位平面密文图像进行流密码解密运算，得到嵌入结构信息和额外信息的8个二进制图像I′i；(3.2)对解密后的最高位的位平面图像首先进行信息提取，读取位平面图中每个分块的标志位，对标志位为可嵌入信息的分块提取其嵌入信息，标志位为不可嵌入信息的分块暂不做处理；整个最高位的二进制图所提取的信息记为D，D包括用于判断每个位平面图是否可嵌入信息的enf、用于恢复不可嵌入信息的分块的信息B和秘密信息P；然后根据提取数据中的enf对剩余7个二进制图中嵌入过信息的图像进行信息提取，此处的提取方法与最高位的位平面图像信息提取方法相同；(3.3)将8个位平面图恢复为原始的位平面图，即恢复为进行预处理和信息嵌入前的位平面图，将8个位平面图中嵌入过信息的图像通过标志位和结构信息对图像中嵌入过信息的分块进行恢复，用所提取的信息D的前Ti位信息对未嵌入过信息的分块进行恢复，最终，将8个位平面图Ii合成一个灰度图像img，即为原始灰度图像。2.根据权利要求1所述的面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法，其特征在于，步骤(1.2)中，对每个位平面图Ii中的分块进行分类的方法如下：每个分块内的比特数为n，计算分块中0的个数n0，计算分块中1的个数n1；对于每个分块的计算公式为：m＝min(n0,n1)；其中，na为阈值，0<na≤n，当m的值不大于na时，表示该分块可以用小于或等于n位的标志位信息和结构信息对该分块进行数据嵌入编码，该分块可获得冗余空间嵌入额外信息，若m的值大于na，则该分块不能进行信息嵌入。阈值na的计算公式如下：3.根据权利要求2所述的面向数字图像隐私保护和管理的可逆数据嵌入编码方法，其特征在于：对每个分块的标志位信息和结构信息的计算方法如下：若分块为I类分块，则分块不能嵌入信息，分块的前两位置为00；若分块为II类分块，将分块的前两位置为11，其余n-2位比特嵌入额外信息；若分块为III类分块，将分块的前两位置为10，其余n-2位比特嵌入额外信息；若分块为IV类分块，计算分块的结构信息及其位数s，将分块的前三位置为011，将分块的第4位至第3+s位置为结构信息，其余n-s-3位比特嵌入额外信息；若分块为V类分块，计算分块的结构信息及其位数s，将分块的前三位置为010，将分块的第4位至第3+s位置为结构信息，其余n-s-3位比特嵌入额外信息；对于I类分块、II类分块和III类分块无需结构信息就可实现分块的还原，对于IV...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷赵霞，高莉莉，牛雪静，江波，孙登第，汤进，罗斌，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34