一种基于两图像互置乱隐藏及恢复的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于广义中国余数定理的两图像置乱隐藏及恢复的方法。本发明专利技术对图像尺寸相同的两幅图像，首先基于预设的一组两两互质的素数分别取模后得到两组子图像，再从中随机选取部分子图对进行对应位置的像素部分互换，得到置乱隐藏后的两组子图像，实现对原图像对的同时加密。恢复处理时，首先基于置乱隐藏处理时所设置的一组两两互质的素数，从给定的两组子图像中准确恢复出所有无序的像素对，然后根据图像的特征，将得到的像素对中的无序像素对准确地分为两类，基于分类结果，无损地恢复出原来的两幅图像，实现图像对的加密传输交互。本发明专利技术能高效、准确的恢复出所加密的图像，且运算量小。且大大增加了非法用户的破译难度。

A Method of Hiding and Restoring Based on Two Images Mutual Scrambling

【技术实现步骤摘要】
一种基于两图像互置乱隐藏及恢复的方法
本专利技术属于保密通信与图像信息处理
，具体涉及一种图像信息隐藏与恢复方法。
技术介绍
随着互联网数字多媒体技术的发展，信息的安全性问题由于涉及个人隐私、商业利益以及国家机密等领域而显得越来越重要。因此，对传输的信息进行可靠的加密处理，已成为当前信息安全领域最重要的研究方向。由于数字图像的数据量大以及由视觉引起的易迷惑性等特性，以图像为载体的信息加密技术成为信息安全传输的研究热点之一。对图像隐藏的其中一个技术是对其置乱，即发送方借助数学或其它技术，对待隐藏的数字图像作变换使之变成一幅肉眼无法识辨的图像后再用于传输；在图像传输过程中，即使被非法身份者截获但无仍法从图像中获得原图像的信息，从而达到图像加密的目的。接收方可通过预定的方法进行解密，从而恢复原出图像。置乱加密过程可在图像的位置空间和颜色空间，即空间域上进行，也可在其频率域上进行，甚至可在空间域和频率域同时进行。故该加密方法灵活多样，合法使用者可自由控制算法的选择、参数的选择以及使用随机数技术，大大增加非法截获者的破译难度。现有的图像置乱的算法大的方面可分为基于图像位置空间、基于图像色彩空间和基于图像频域空间的置乱。具体地，基于图像位置空间的经典置乱方法如基于Arnold变换、Hilbert曲线、幻方变换、队列变换等图像置乱方法。基于色彩空间的图像置乱方法如基于混沌序列、Gray码的图像置乱等方法。以上这些方法都是基于单个图像的，对基于多个图像的置乱研究相对较少，本专利技术提出了基于两个图像的置乱方法，具有破译难度大、图像信息传输效率高等优点。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于广义中国余数定理的两图像互置乱隐藏及恢复的方案。本专利技术首先将两张图片的像素通过若干两两互质的模，然后将这些像素按原来的位置构成子图像，其中相同模的两张图片称为同模对图像。在图像置乱加密阶段，将得到两组图像的部分同模对的像素互换。然后分别进行传输。在接收端，通过广义的中国余数定理，首先恢复出两个无序的像素对。然后根据接收到的图像的，分别确定出两个图像对应的像素。本专利技术的基于两图像互置乱隐藏方法，是通过一种基于广义中国余数定理方法的技术方案来实现的，其具体包含以下步骤：步骤1：选取适当的两两互质的模m1,m2,...,mn，使得图像中的任一像素对可在该组模下能唯一地被恢复出，基于广义中国余数定理，本专利技术中，所选取的模应满足如下关系式：其中，n表示所选取的模的数量。步骤2：对待互置处理的两幅图像分别用图像A、B表示，且图像A、B的图像尺寸相同；对图像A的所有像素关于m1,m2,...,mn分别取模运算，得到每个像素取模后的像素值ai,j：ai,j≡pimodmj,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n，其中，pi表示图像A的第i个像素点的像素值，S表示互置图像的像素点数；从而得到关于不同模mj的取模运算后的图像(即图像A的子图)：A1,A2,...,An；步骤3：对图像B的所有像素关于m1,m2,...,mn分别取模运算，得到每个像素取模后的像素值值bi,j：bi,j≡qimodmj,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n；其中，qi表示图像B的第i个像素点的像素值；从而得到关于不同模mj的取模运算后的图像(即图像B的子图)：B1,B2,...,Bn；步骤4：从n对图像对(A1,B1),…,(An,Bn)中，随机选取t对图像对作为部分像素互换的对象，即将待进行部分像素(随机选取子图中的部分像素点作为待互换像素点)互换的图像对中的同一像素点位置的像素进行互换，从而得到互换后的图像对步骤5：经过步骤4的互换处理后，得到互换处理后的加密图像：属于A的n个子图像序列：属于B的n个子图像序列：为了进一步保证两图像能从置乱后的子图像中完整地恢复出来，本专利技术中，可设置t小于取上整后的值。本专利技术的上述通过互换处理方式的图像加密方法，所带来的技术效果为：(1)通过充分利用给定的两个图像及它们子图像的信息来达到信息隐藏的目的，由于整个系统不需要额外的其它图像，故大大降低了系统的设计难度。(2)基于广义中国余数定理的两幅图像置乱方法，由于非法用户无法确定哪些图像对以及图像对中的哪些像素点互换了，故无法用传统的中国剩余定理方法或搜索的法等去准确恢复出两幅图像，大大增加了非法用户的破译难度。(3)基于广义中国余数定理的两图像置乱方法在图像信息隐藏的整个过程中，没有额外附加多余的信息，故增加了图像信息的传输效率。对应本专利技术的基于两图像互置乱隐藏方法，本专利技术还公开了一种基于广义中国余数定理的两图像恢复方法，其包括如下步骤：步骤1：对接收到的基于两图像互置乱隐藏方法处理后的两组子图像序列(每组子图序列对应一幅待恢复图像)，按序对两组子图像序列的子图进行组合，得到多对图相对，记为其中，分别表示两组子图像序列中序列相同的两副子图，且j＝1,2,...,n，n表示图像对数量；以图像对为单位，根据公式计算每对图像对中的相同像素点的像素值之和关于mj取模后的余数ci,j：其中，表示子图像在第i个像素点的像素值，表示子图像在第i个像素点的像素值，j＝1,2,...,n，m1,m2,...,mn表示两图像互置乱隐藏方法处理中的n个两两互质的模，符号表示x关于mj取模后的余数。步骤2：记M＝m1m2...mn，Mi＝M/mi且满足并计算以下两个参数：其中，为上取整函数。步骤3：求解方程(x-si)2-(ξi,1-2si)(x-si)+ξi,2＝0的两个根：{xi,1,xi,2}。步骤4：确定待恢复图像对各自的像素：根据公式计算参数ej；确定子图像对应的待恢复图像A的每个像素pi：确定子图像对应的待恢复图像B的每个像素qi：qi＝{xi,1,xi,2}\{pi}。步骤5：基于步骤4所确定的每幅恢复图像各自的像素，得到恢复图像A和B，即恢复出两组子图像序列各自对应的原图A和B。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：与现有的图像恢复方法相比，本专利技术提出基于广义中国余数定理的两幅图像置乱恢复方法和系统具有如下的优点。1、本专利技术充分利用给定的两个图像及它们子图像的信息来达到信息隐藏的目的，由于整个系统不需要额外的其它图像，故大大降低了系统的设计难度。2、本专利技术提供的基于广义中国余数定理的两幅图像置乱方法，由于非法用户无法确定哪些图像对以及图像对中的哪些像素点互换了，故无法用传统的中国剩余定理方法或搜索的法等去准确恢复出两幅图像，大大增加了非法用户的破译难度。3、本专利技术提供的基于广义中国余数定理的两图像置乱方法在图像信息隐藏的整个过程中，没有额外附加多余的信息，故增加了图像信息的传输效率。4、本专利技术提供的基于广义中国余数定理的两图像置乱的恢复方法高效，所需的运算量小。附图说明图1为具体实施方式中，两图像互置乱隐藏的处理流程示意图；图2为具体实施方式中，对两图像互置乱隐藏处理后的两组子图像序列的回复处理流程示意图；图3为具体实施方式中，对图像A(命名为Lena)进行取模运算后的图像：图中A1～A5所示的子图像；图4为具体实施方式中，对图像(命名为Zelda)进行取模运算后的图像：图中B1～B5所示的子图像；图5为具体实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于两图像互置乱隐藏方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：选取两两互质的一组模序列：m1,m2,...,mn，其中n表示所选取的模的数量；选取的模满足：

【技术特征摘要】
1.一种基于两图像互置乱隐藏方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：选取两两互质的一组模序列：m1,m2,...,mn，其中n表示所选取的模的数量；选取的模满足：步骤2：对待互置处理的两幅图像分别用图像A、B表示，且图像A、B的图像尺寸相同；对图像A的所有像素关于m1,m2,...,mn分别取模运算，得到每个像素取模后的像素值ai,j：ai,j≡pimodmj,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n，其中，pi表示图像A的第i个像素点的像素值，S表示互置图像的像素点数；从而得到关于不同模mj的取模运算后的子图序列：A1,A2,...,An；步骤3：对图像B的所有像素关于m1,m2,...,mn分别取模运算，得到每个像素取模后的像素值值bi,j：bi,j≡qimodmj,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n；其中，qi表示图像B的第i个像素点的像素值；从而得到关于不同模mj的取模运算后的子图序列：B1,B2,...,Bn；步骤4：从n对图像对(A1,B1),…,(An,Bn)中，随机选取t对图像对作为部分像素互换的对象，从而得到互换后的图像对步骤5：得到互置乱隐藏处理后的两组图像序列：属于A的n个子图像序列：属于B的n个子图像序列：2.如权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小平，李彬，赵熙乐，唐万斌，李少谦，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51