一种大容量的图像加密域信息隐藏方法技术

技术编号：24580060 阅读：37 留言：0更新日期：2020-06-21 00:57

本发明专利技术属于信息隐藏技术领域，旨在提供一种能够将载体图像解密过程和秘密数据提取过程分离的大容量加密域信息隐藏方法；具体技术方案为：一种大容量的图像加密域信息隐藏方法，由以下四部分组成：一、预测差值的计算和标签地图的产生；二、载体图像的加密；三、预测差值的保存及秘密信息的嵌入；四、载体图像的可逆恢复及秘密信息的无损提取；整个技术方案简单易行，根据用户对图像保护的不同要求，可将用户版权、身份认证或内容检索等信息隐藏到加密图像中，实现对图像的版权保护、安全认证、检索、归类等管理。

A large capacity information hiding method in image encryption domain

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【技术实现步骤摘要】
一种大容量的图像加密域信息隐藏方法
本专利技术信息隐藏
，具体涉及一种大容量的图像加密域信息隐藏方法。
技术介绍
随着云计算的普及，越来越多涉及个人隐私的图像数据在开放的云平台进行存储和处理，如信用记录、医疗病历、法庭记录、私人财产记录、军事及商业信息等。如何保护这些隐私数据的安全性成为了目前极为重要而紧迫的研究课题之一。传统的加密算法可以将用户数据转换为密文的形式在网络中传输和存储，从而很好的隐藏了用户数据的内容；信息隐藏技术可以将某一秘密信息(如版权、身份认证等)隐藏于密文中，从而实现密文数据的检索、归类或认证等管理。因此，加密算法和信息隐藏技术的结合，能够为用户个人数据在云环境的处理过程中提供双重的安全保障。近几年来，加密域信息隐藏技术主要致力于三个方面的研究：(1)载体图像的可逆恢复及嵌入信息的无损提取；(2)嵌入容量的提升；(3)可逆恢复与无损提取的可分离性。2008年，Puech等人首次提出了加密域可逆信息隐藏的概念，该方法采用高级加密标准(AES)对原始图像进行加密，然后将加密后的图像分成若干块，每个块中嵌入一个秘密比特位。通过分析解密过程中的局部标准差，实现数据的提取和图像的恢复。然而该方案无法实现图像恢复和信息提取的可分离性，且嵌入容量也不是很理想。之后，Zhang等人利用低密度奇偶校验码压缩加密图像的较低有效位，创建冗余空间进行数据隐藏，实现了数据提取和图像解密可分离的加密域信息隐藏方法，并提高了嵌入容量。2018年，Yi等人基于参数二叉树标记方法，提出了一种可分离的加密域可逆信息隐...

【技术保护点】
1.一种大容量的图像加密域信息隐藏方法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤一、预测差值的计算和标签地图的产生，包括下列步骤：/n第一步，读入一幅尺寸为M×N的载体图像I；/n第二步，预测差值的计算过程：/n(一)、在载体图像中，标记当前像素为x(i,j)；/n(二)、使用中值边缘预测法计算当前像素的预测值px(i,j)，如公式(1)所示，其中，2≤i≤M,2≤j≤N：/n

【技术特征摘要】
1.一种大容量的图像加密域信息隐藏方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、预测差值的计算和标签地图的产生，包括下列步骤：
第一步，读入一幅尺寸为M×N的载体图像I；
第二步，预测差值的计算过程：
(一)、在载体图像中，标记当前像素为x(i,j)；
(二)、使用中值边缘预测法计算当前像素的预测值px(i,j)，如公式(1)所示，其中，2≤i≤M,2≤j≤N：

(三)、使用公式(2)，计算当前像素与预测值的差值，将差值记为D(i,j)：
D(i,j)＝x(i,j)-px(i,j)(2)
第三步，设置阈值参数T，并利用公式(3)获得当前像素的标签值m(i,j)：

标签值m(i,j)为0，表示x(i,j)可用于藏入秘密信息；标签值为1，则不可用；
第四步，所有像素的标签值构成M×N阶的矩阵m(i,j)，该矩阵称为标签地图；
步骤二、载体图像的加密，包括下列步骤：
第一步，创建一个加密密钥Ke，并使用此密钥产生一个取值为[0,255]、大小为M×N的随机矩阵r(i,j)；
第二步，利用公式(4),将载体图像及随机矩阵中的每一个值转换为8比特二进制序列；

第三步，使用公式(5)加密载体图像，其中，表示逐位异或计算；

第四步，将加密后的二进制序列转换为十进制数，形成加密图像I′；
步骤三、预测差值的保存及秘密信息的嵌入，包括下列步骤：
第一步，将待藏入的秘密数据转换成二进制比特流S＝{s1,s2,...,sq}；
第二步，创建一个隐藏密钥Kd，并使用此密钥对二进制比特流进行乱序加密处理；
第三步，预测差值的保存及秘密信息的嵌入过程：
(一)、保持加密图像I′的第一行、第一列像素值不变；
(二)、在加密图像I′中，标记当前像素为x′(i,j)，其中，2≤i≤M,2≤j≤N；
(三)、将当前像素x′(i,j)转化为8位二进制比特序列；
(四)、读取标签地图m(i,j)，2≤i≤M,2≤j≤N，并按以下两种情况分别进行判断：
a)、当m(i,j)＝0，按以下分类修改当前像素x′(i,j)以完成预测差值的保存及秘密信息的藏入：
当D(i,j)＝0时，将当前像素x′(i,j)的前7位比特依次替换为待隐藏的秘密比特，并修改末位比特为0；
当0<D(i,j)≤T时，将当前像素x′(i,j)的最高位比特修改为0，第二到第P位比特依次替换为D(i,j)的二进制表示，这里，同时，第(P+1)到第七位比特依次替换为未被隐藏的秘密比特，并修改末位比特为1；
当-T≤D(i,j)<0时，将当前像素x′(i,j)的最高位比特修改为1，第二到第P位比特依...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，王安红，李志宏，吕琪，韩宇峥，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14

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