一种基础矩阵的构造方法技术

本发明专利技术提供一种基础矩阵的构建方法，包括根据k和n的值判断n＞2k‑2还是n≤2k‑2；当n＞2k‑2时，采用将原矩阵切割为两个子矩阵的方法将原矩阵中的元素一一替换的方法构建基础矩阵；当n≤2k‑2时，按照将新建成矩阵按照每列都包括k‑1个1和k‑1个0构成的方法进行构建基础矩阵。本发明专利技术矩阵的构造方法，矩阵中0和1的分布十分均匀，不存在在门限要求以内会有泄露秘密图像信息的可能性。

A construction method of fundamental matrix

The invention provides a method for constructing a basic matrix, which includes judging n > 2K 2 or n < 2K 2 according to the value of K and n; when n > 2K 2, constructing a basic matrix by cutting the original matrix into two sub-matrices; when n < 2K 2, according to the new matrix, the basic matrix is constructed by replacing the elements in the original matrix one by one; The columns consist of K 1 1 and K 0 1 0 methods to construct the basic matrix. The construction method of the matrix of the invention has the advantages that the distribution of 0 and 1 in the matrix is very uniform, and there is no possibility of leaking secret image information within the threshold requirement.

【技术实现步骤摘要】
一种基础矩阵的构造方法
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基础矩阵的构造方法。
技术介绍
视觉密码(VisualCryptograghy)由Naor和Shamir在1994年欧洲密码学年会上提出，它以门限秘密共享思想为基础，将秘密共享和数字图像结合起来，形成了一个新的研究热点。视觉密码技术的原理是原始图像分解成两幅随机的视觉密码子图，从单一的视觉密码子图中想获得原始图像信息是不可能的。只有当两幅视觉密码子图完全重合时，原始图像才能被重现。视觉密码中的秘密分享算法是将秘密图像按像素点编码到若干个称为共享份(Shares)的图像中，共享份中的黑、白像素点随机分布，从中得不到任何关于秘密图像的信息。视觉密码中的恢复秘密的算法非常简单，只需将一定数目的共享份打印至透明胶片并进行叠加，人的视觉系统就可以直接辨认出信息。视觉密码的解密原理在于人眼观察物体时，是通过与周围环境的对比而产生效果的，而且人类的视觉系统并没有办法清晰辨别出图像中每一像素的颜色，只能感受出一块区域所有像素颜色呈现出的平均效果。因此，当共享份叠加时，只要黑白像素的灰度差足够大，人类视觉系统就可以解读出秘密图像。由于视觉密码的理论安全性和恢复秘密的简单性，其应用前景非常广阔。基矩阵的构造方法，作为各式各样视觉密码方案提出的基础核心，传统的基矩阵构造方法中存在的问题主要集中在以下两点：一、除构造矩阵中必要的参数k和n之外，部分构造方法引入其它间接参数。这种为使计算过程在某种程度上进行简化的方法所起到的反作用，不仅使得构造的方法过于繁杂，而且增加了方法本身的复杂度，同时也不利于图像加密和解密的速率，从而降低了视觉密码方案整体的可行性。二、作为一项图像加密技术，至关重要的一点就是方法本身的安全性问题。基于视觉密码的基矩阵构造方法，不仅决定了图像中每一个像素块的拆分方式，更是防止和抵御攻击最有效的防线。但部分构造基矩阵的方法，在追求恢复效果优先的前提下，在一定程度上忽略了方法本身带来的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基础矩阵的构建方法。一种基础矩阵的构造方法，包括以下步骤：步骤一：根据之前先确定k和n的值判断n＞2k-2还是n≤2k-2；步骤二：若n＞2k-2，则执行步骤三-五；若n≤2k-2，则执行步骤六-八；步骤三：构建长度为2k-2的列向量，新建成矩阵按照每列都包括k-1个1和k-1个0构成，且新建矩阵列的构成为0和1个数的全排列；步骤四：将初矩阵建成后，再以k-1行为分界线，切割原矩阵为上子矩阵和下子矩阵两个子矩阵；步骤五：遍历原矩阵中的所有元素，并按固定规则用行向量替换，最终完成基矩阵B的构架；步骤六：构建长度为2k-2的列向量；步骤七：新建成矩阵按照每列都包括k-1个1和k-1个0构成，而行数即为n的值，且新建矩阵列的构成为0和1个数的全排列；步骤八：构建完成基矩阵B后结束。进一步地，如上所述的方法，所述固定规则为：按自左向右、自上向下的方向，从原矩阵第一个元素开始替换，若元素为0则替换成长度相同的全1的行向量；若遍历到原矩阵中的元素为1，则在第一次遇到1时替换为上子矩阵，第二次遇到元素为1时替换为下子矩阵，且上下子矩阵的替换依次进行，直至将原矩阵遍历结束。有益效果：本专利技术矩阵的构造方法，矩阵中0和1的分布十分均匀，不存在在门限要求以内会有泄露秘密图像信息的可能性。本专利技术所描述的基于视觉密码的基矩阵构造方法，在计算方法上只采取替换的方式进行构造，最大程度上降低了计算复杂度带来的效率上的损失。在降低计算复杂度的同时，在很大程度上增强了构造方法的安全性。由于人眼在识别信息时，采取的方式就是通过观察某一区域与其它区域的差别从而勾勒出图像的原貌。但在隐藏秘密的阶段，我们总是希望每个拆分的图像都能尽可能少的具有秘密图像的信息，因此本专利技术所叙述的方法即在拆分秘密时做到了尽可能的难以识别，0和1尽可能的均匀分布而不带有任何规律，这就是本专利技术所构造基矩阵所希望达到的目的。附图说明图1为本专利技术基础矩阵的构造方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。从视觉密码提出至今，基矩阵是大部分方案的核心。目前大部分视觉密码方案的定义是以(k,n)门限为基础的。经典门限视觉密码方案(k,n)-VCS是以n×m布尔矩阵为元素的集合C0和C1组成。当分享白(黑)像素时，随机从C0(C1)中选取一个矩阵，决定了n个共享份中m个子像素的颜色。C0和C1满足以下两个条件：(1)当k≤P≤n时，B0的任意P行“或”运算得到的向量V0满足W(V0)≤t-αm；B1的任意P行“或”运算得到的向量V1满足W(V1)≥t.其中W(V)表示V的汉明重量；(2)当0＜p＜k时，设D0(D1)为C0(C1)中所有的矩阵的i1,i2,...,ip行构成的矩阵集合，则D0＝D1.在上述定义中，C0和C1是基矩阵组，m是像素扩展度，α是相对差。第一个条件是对比性条件，保证参与者人数大于k时，能够恢复秘密图像；第二个条件是安全性条件，保证参与者人数少于k时，无法得到秘密图像的任何信息。衡量某一基矩阵的构造方法是否具有普适性时，应考虑的方面有二：一是构造出的基础矩阵的像素扩展度是否足够小，m足够小就意味着原始像素扩展成子像素的个数，即图像的失真的面积；二是由构造出的基矩阵所对应的相对差是否足够大，α体现的是秘密图像的恢复效果，足够大就意味着恢复后的图像效果更好。图1为本专利技术基础矩阵的构造方法流程图，如图1所示，本专利技术提供一种基础矩阵的构建方法，包括以下步骤：步骤一：在构造基矩阵之前先确定k和n的值各为多少，而后再判断n和k的之间的关系；本实施例在构造基矩阵之初，就将n与k的关系分成两种情况并加以判断，即n＞2k-2和n≤2k-2.步骤二：当n＞2k-2时，构建长度为2k-2的列向量。若不满足，则直接跳至步骤六。步骤三：新建成矩阵按照每列都包括k-1个1和k-1个0构成，且新建矩阵列的构成为0和1个数的全排列。步骤四：将初矩阵建成后，再以k-1行为分界线，切割原矩阵为上下两个子矩阵。本专利技术将步骤一至三构建的基矩阵称为原矩阵，切割后的矩阵分别称为上子矩阵和下子矩阵。步骤五：遍历原矩阵中的所有元素，并按固定规则用行向量替换。按自左向右、自上向下的方向，从原矩阵第一个元素开始替换。若元素为0则替换成长度相同的全1的行向量；若遍历到原矩阵中的元素为1，则在第一次遇到1时替换为上子矩阵，第二次遇到元素为1时替换为下子矩阵。且上下子矩阵的替换依次进行，直至将原矩阵遍历结束。步骤六：若k和n的值满足第二种情况n≤2k-2，构建长度为2k-2的列向量。步骤七：新建成矩阵按照每列都包括k-1个1和k-1个0构成，而行数即为n的值，且新建矩阵列的构成为0和1个数的全排列。步骤八：按上述方法构建完成基矩阵B后结束。实施例1(n＞2k-2)：以(3,5)方案为例：已知k＝3，n＝5，满足n＞2k-2。首先建立一个列向量长度为4，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基础矩阵的构造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据之前先确定k和n的值判断n＞2k‑2还是n≤2k‑2；步骤二：若n＞2k‑2，则执行步骤三‑五；若n≤2k‑2，则执行步骤六‑八；步骤三：构建长度为2k‑2的列向量，新建成矩阵按照每列都包括k‑1个1和k‑1个0构成，且新建矩阵列的构成为0和1个数的全排列；步骤四：将初矩阵建成后，再以k‑1行为分界线，切割原矩阵为上子矩阵和下子矩阵两个子矩阵；步骤五：遍历原矩阵中的所有元素，并按固定规则用行向量替换，最终完成基矩阵B的构架；步骤六：构建长度为2k‑2的列向量；步骤七：新建成矩阵按照每列都包括k‑1个1和k‑1个0构成，而行数即为n的值，且新建矩阵列的构成为0和1个数的全排列；步骤八：构建完成基矩阵B后结束。

【技术特征摘要】
1.一种基础矩阵的构造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据之前先确定k和n的值判断n＞2k-2还是n≤2k-2；步骤二：若n＞2k-2，则执行步骤三-五；若n≤2k-2，则执行步骤六-八；步骤三：构建长度为2k-2的列向量，新建成矩阵按照每列都包括k-1个1和k-1个0构成，且新建矩阵列的构成为0和1个数的全排列；步骤四：将初矩阵建成后，再以k-1行为分界线，切割原矩阵为上子矩阵和下子矩阵两个子矩阵；步骤五：遍历原矩阵中的所有元素，并按固定规则用行向量替换，最终完成基矩阵B的构架...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐聃，于瀛，舒红平，高燕，袁炜，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51