结合EMD-2制造技术

本发明专利技术提供一种结合EMD‑2

【技术实现步骤摘要】
结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法
本专利技术属于图像信息安全和数字图像信号处理交叉领域，涉及一种密图分存方法，特别涉及一种结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法。
技术介绍
近年来，伴随着计算机和网络技术的发展，越来越多的图像在网络中传输，在给用户提供方便的同时，也带来了一系列的安全隐患。对图像信息不当使用和恶意篡改，不仅会涉及个人隐私，也会给社会带来严重的负面影响。针对数字图像信息安全，人们已提出了多种方法，如：①将明文图像转换为密文图像的数字图像加密技术；②将机密图像隐藏于非相关载体中的数字图像隐写技术；③给图像添加版权认证标识，对图像真实性和完整性，来源者和使用者进行认证的数字图像水印技术；④结合现有技术特点对图像的真实性和完整性进行甄别的数字图像盲取证技术以及⑤将机密图像拆分为影子图像，利用分发影子图像重构秘密图像的数字图像信息分存技术。其中，对重要图像信息进行安全保护的数字图像信息分存技术已成为当前图像信息安全的研究热点。传统图像分存通常是基于拉格朗日插值的(K,N)分存，为保证密图和分发图像等大，免膨胀率，基于拉格朗日插值定理的分存方法需设计得十分复杂，例如：欧阳显斌，2015a(欧阳显斌,邵利平,陈文鑫.结合调整差值变换的(K,N)有意义图像分存方案[J].中国图象图形学报,2015,20(5):633-642.)将密图转换为差值图和位置图分别分存；欧阳显斌，2015b(欧阳显斌,邵利平.一种基于GF(23)的(K,N)有意义无扩张图像分存方案[J].计算机科学,2015,42(12):251-256.)则需GF(23)有限域拉格朗日插值定理来避免素数域模数空间浪费。相对于传统图像分存，多载体密图分存提供了简单有效的图像分存策略，这类方法通常采用(N,N)门限，将一张密图隐藏于多张与密图等大的载体中，当聚齐所有分发图像，即可对密图进行完整恢复。例如，吴小天，2011(吴小天,孙伟.基于误差扩散的图像分存方案[J].计算机应用,2011,31(1):74-77,81.)通过误差扩散来调整载体像素二值化处理结果，使得所分发的二值化载体对应位置像素异或值和二值密图映射位置像素值等价，从而将一张二值图像隐藏于多张与二值图像等大的半色调载体中。TsaiTF，2015(TsaiTF,SuPC.Aninformationsharingschemeinhalftoneimagesbasedonmulti-scaleerrordiffusion[C]//Proceedingsof2015InternationalCarnahanConferenceonSecurityTechnology.Taipei,Taiwan:IEEE,2015:369-372.)和SuPC，2018(SuPC,TsaiTF,ChienYC.Visualsecretsharinginhalftoneimagesbymulti-scaleerrordiffusion[J].MultimediaToolsandApplications,2018,77(10)12111-12138)将多张连续色调图像通过多尺度误差扩散法(MED)转换为二值半色调图像，使得转换后二值半色调图像对应位置像素模2运算结果与二值秘密半色调图像对应位置像素相等。欧锻灏，2013(欧锻灏,吴小天,孙伟,等.基于恢复函数和误差扩散的灰度图像分存方案[J].计算机科学,2013,40(2):112-116.)给出基于灰度像素的恢复函数，从而可将一张灰度图像嵌入到多张与密图等大的灰度图像中。由于块截断编码(BTC)可通过二值矩阵和高、低电平量化值对载体小块近似重建，而对二值矩阵像素翻转所造成的误差可通过误差扩散法进行传递，因此结合BTC编码和采用吴小天，2011类似方法，OuDH，2015(OuDH,YeLL,SunW.User-friendlysecretimagesharingschemewithverificationabilitybasedonblocktruncationcodinganderrordiffusion[J].JournalofVisualCommunicationandImageRepresentation,2015,29:46-60.)将二值密图隐藏于多张与密图等大的BTC重建灰度载体中。以上文献：吴小天，2011、TsaiTF，2015、SuPC，2018、欧锻灏，2013和OuDH，2015都是将密图嵌入到与之等大的载体中，并通过引入误差扩散法来对载体像素值进行调整，将调整产生的误差传递给周围未调整像素，利用载体像素空间分辨率来对载体像素分辨率进行补偿，以抵消由于像素修改所导致的视觉偏差。但使用误差扩散的多载体密图分存都会对载体视觉质量产生较大影响。同时传统的多载体密图分存方法需针对不同分辨率图像单独设计恢复恢复函数，从而不能针对不同分辨率和灰度阶的密图进行分存。为避免误差扩散对嵌密载体视觉质量产生的影响和避免灰度函数单独设计，黄燕燕，2018(黄燕燕,邵利平.结合EMD-cl嵌入的多载体密图分存方法[J].中国图象图形学报,2018,23(8):1108-1130)，所提方法采用双哈希MD5和SHA-1值产生多组与密图属性和用户密钥有关的置乱参数，驱动2维双尺度矩形映射来改变载体像素对应关系，然后将置乱后载体同位置像素构成向量，按扩展约瑟夫遍历映射分配基向量，通过EMD-cl嵌入秘密像素，从而将密图分存到多张载体中，从而提高了嵌密载体视觉质量且不需额外设计恢复函数，可针对不同分辨率和灰度阶密图分存。但该方法采用EMD-cl嵌入方法对分发载体像素修改量为并且还涉及溢出处理，依然会对嵌密载体视觉质量产生较大影响，同时缺乏对重构密图的认证和恢复能力，且通过第三方公信方托管的密钥参数以及分发载体最小数量与密图类型紧密绑定会导致该方案的普适性差和灵活性低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，EMD-2l对载体仅有修改和不修改两种状态，且和密钥紧密绑定，在嵌密过程不会产生任何溢出，相对于传统的多载体密图分存重构方法，所提方法嵌密载体视觉质量较好，计算复杂度低，可嵌入任意分辨率和灰度阶的密图并具有一定的认证和纠错能力。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：1、结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，包括以下步骤：第1步：将分辨率h1×w1的R′阶密图S扫描为2值比特位串b，将b以l个比特为一组划分为N组b0,b1,…,bk,…,bN-1，其中括号()2表示2进制；第2步：利用长度为l的自然数编号序列m＝(mi)l对bk进行编号，然后利用bk和m生成r位2值校验分组r的长度由编号序列的长度l来确定，其中k＝0,1,…,N-1；第3步：将pk,k＝0,1,…,N-1和bk,k＝0,1,…,N-1进行2值比特位串连接作为添加校验信息的2值比特位串b′；第4步：输入n个用户密钥keyK,K＝0,1,…,n-1且keyi＞0，由keyK,K＝0,1,…,n-1产生h·w个(0,1)范围内的随机数xIT+1,xIT+2,…,xIT+h·w，并进一步量化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.结合EMD‑2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：将分辨率h1×w1的R′阶密图S扫描为2值比特位串b，将b以l个比特为一组划分为N组b0,b1,…,bk,…,bN‑1，其中

【技术特征摘要】
1.结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：将分辨率h1×w1的R′阶密图S扫描为2值比特位串b，将b以l个比特为一组划分为N组b0,b1,…,bk,…,bN-1，其中括号()2表示2进制；第2步：利用长度为l的自然数编号序列m＝(mi)l对bk进行编号，然后利用bk和m生成r位2值校验分组r的长度由编号序列的长度l来确定，其中k＝0,1,…,N-1；第3步：将pk,k＝0,1,…,N-1和bk,k＝0,1,…,N-1进行2值比特位串连接作为添加校验信息的2值比特位串b′；第4步：输入n个用户密钥keyK,K＝0,1,…,n-1且keyi＞0，由keyK,K＝0,1,…,n-1产生h·w个(0,1)范围内的随机数xIT+1,xIT+2,…,xIT+h·w，并进一步量化为[0,2n-1]范围内的随机整数x′IT+1,x′IT+2,…,x′IT+h·w，然后扫描为h×w维随机整数矩阵C＝(cx,y)h×w,cx,y∈{0,1,…,2n-1}；第5步：由keyK,K＝0,1,…,n-1建立随机映射关系来改变b′中的2值比特位置关系，从而将b′置乱为b″；第6步：输入n个分辨率为h×w的R阶载体图像且满足n·h·w≥l·N+N·r，将b″中的2值比特n个比特为一组划分为N′组将不同载体中的(x,y)位置元素构成序列以cx,y为控制条件,利用元素改变和不改变的EMD-2l嵌入策略在Sx,y中嵌入b″k，从而将Sx,y调整为其中k＝0,1,…,N′,x＝0,1,…,h-1,y＝0,1,…,w-1；第7步：将嵌密后的输出。2.如权利要求1所述的结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，其特征在于：第1步将b以l个比特为一组划分为N组b0,b1,…,bk,…,bN-1的具体方法是式(1):式(1)中，符号||表示比特位串连接符；第1步中划分的组数N可按式(2)进行确定：式(2)中，符号表示向上取整运算符；第2步所构建的长度为l的自然数编号序列m＝(mi)l的具体方法是式(3):m＝(1,2,…,l+r)\(20,21,…,2r-1)(3)式(3)中，符号\表示排除，即在第1个序列剔除第2个序列元素；第2步由m＝(mi)l对bk进行编号的具体方法是式(4):式(4)中，函数用于获取的编号mi，而i＝ind(mi,m)用于获取mi在序列m中的索引；第2步利用bk和m生成r位2值校验分组的具体方法为式(5)：式(5)中，函数bin(mi,r-j-1)是用于获取mi对应的第r-j-1个2值比特，符号表示异或；第2步中r的长度由编号序列的长度l来确定的具体方法是式(6):2r-1≥l+r(6)。3.如权利要求1所述的结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，其特征在于：第3步：将pk,k＝0,1,…,N-1和bk,k＝0,1,…,N-1进行2值比特位串连接作为添加校验信息的2值比特位串b′的具体方法是式(7)：b′＝b||p,p＝p0||p1||…||pN-1(7)；第4步由keyK,K＝0,1,…,n-1产生h·w个(0,1)范围内的随机数xIT+1,xIT+2,…,xIT+h·w的具体方法是：按式(8)和式(9)生成初始值G0∈(0,1)和系统参数G1∈[3.57,4]；将G0和G1代入式(10)迭代IT＞0次以消除暂态效应，从IT+1次开始起迭代产生h·w个(0,1)范围内的随机数：xIT+1,xIT+2,…,xIT+h·wxt+1＝μxt(1-xt)(10)；式(10)中，xt∈(0,1)，μ∈[3.57,4]为系统参数；第4步量化为[0,2n-1]范围内的随机整数x′IT+1,x′IT+2,…,x′IT+h·w的具体方法是式(11)：x′t＝(xt×1015)mod2n(11)。4.如权利要求1所述的结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，其特征在于：第5步由keyK,K＝0,1,…,n-1建立随机映射关系来改变b′中的2值比特位置关系，从而将b′置乱为b″的具体方法是：按式(12)和式(13)分别生成初始值G2∈(0,1)和系统参数G3∈[3.57,4]；将G2和G3分别代入式(10)迭代产生len＝N·l+N·r个(0,1)范围内的随机数，在迭代时同样将前IT＞0次随机数抛弃以消除暂态效应，记产生的随机数序列y＝(y0,y1,…,ylen-1)，对应的降序排列序列为y′＝(y′0,y′1,…,y′len-1)；然后按式(14)建立起一一映射关系π，从而按式(15)改变b′中2值比特的索引位置，将b′置乱为b″；π:(ind(yi,y))len→(ind(yi,y′))len(14)式(14)中，函数ind(yi,y)用于获取yi在y中的索引位置编号；b″＝π(b′)(15)。5.如权利要求1所述的结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图分存方法，其特征在于：第6步将b″中的2值比特n个比特为一组划分为N′组b″0,b″1,…,b″k,…,b″N′-1的具体方法是式(16)，其中划分的组数N′按式(17)确定b″＝b″0||b″1||…||b″k||…||b″N′-1(16)第6步以cx,y为控制条件,利用元素改变和不改变的EMD-2l嵌入策略在Sx,y中嵌入b″k，从而将Sx,y调整为的具体方法为式(18)，其中坐标(x,y)和k之间的映射关系如式(19)所示：S′x,y＝EMD-2l(cx,y,Sx,y,b″k)(18)式(18)中，函数EMD-2l()执行的具体功能是参考cx,y按式(20)将嵌入到中，其中记6.结合EMD-2l嵌入的带恢复多载体密图恢复方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：输入分辨率为h×w的R阶嵌密载体图像密图分辨率h1×w1，密图灰度阶R′，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵利平，黄燕燕，赵艺，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61