一种基于门限增加的图像秘密共享方法及数字签名系统技术方案

本发明专利技术属于图像秘密共享技术领域，公开了一种基于门限增加的图像秘密共享方法及数字签名系统，新增数据时原拆分多项式新增数据项；重新取出图像中的像素值，代入新增项中，将得到的数据值对应增加到各个共享份的相同像素位置；从图像某行开始选取数据，代入多项式，将多项式的值作为共享份中的像素值进行存储；当进行像素拆分时，存在余数的情况，此时为数据补0；直至处理完成图像中的每一个像素值；图像拆分过程完成；在图像秘密恢复阶段，点对数据，代入多项式进行秘密图像的恢复；去除补充数据，图像秘密恢复完成。本发明专利技术将图像秘密共享的方法与牛顿插值法结合，在进行门限调整时，节省了大量计算过程，大大缩短了计算时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于门限增加的图像秘密共享方法及数字签名系统
本专利技术属于图像秘密共享
，尤其涉及一种基于门限增加的图像秘密共享方法及数字签名系统。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：图像秘密共享技术属于密码技术研究的一个重要分支，将秘密信息分成若干小份，有利于防止信息过于集中而遭到滥用，对于保护秘密的安全性和完整性有着重要意义。从1979年开始，图像秘密共享经过许多研究学者深入研究后，已经发展成为多种类型的方法，但也存在很多问题：当某些参与者或者秘密分发者在重构秘密时提供虚假的秘钥，最终会导致接收者得不到图像秘密信息，当发现欺骗者或需要增加秘钥时，则需要动态更新秘密门限。因此，一种门限可变的图像秘密共享方法，可以最大限度的降低计算资源的消耗已经成为热门研究问题。秘密共享技术依据多项式的特点建立的一种秘密信息的共享方法。该方法将秘密拆分为n份，当获取到k份及k份以上的共享份时，才可以恢复秘密；任何少于k份都不能获取到秘密。后逐渐将该方法扩展到图像上，将图像作为秘密信息该过程主要分为：秘密图像拆分阶段和秘密恢复阶段。在加密阶段使用多项式进行拆分，解密时可以对牛顿插值法和拉格朗日插值法进行选择，根据算法的原理不同，所需要的计算量也不同。牛顿插值法作为一种常用的数值拟合方法，也是代数插值方法的一种形式；因其计算简单灵活在实验分析中得到了广泛应用。首先引入差商的定义，设有函数f(x)以及自变量的一系列互不相等的x0，x1，...xn(即i！＝j时，xi！＝xj)的值f(xi)，称f[xi，xj]＝(f(xi)-f(xj))/(xi-xj)(i！＝j，xi！＝xj)为f(x)在点xi，xj处的一阶差商，并记作f[xi，xj]，又称f[xi，xj，xk]＝f[xi，xj]-f[xj，xk]/(xi-xk)，(i！＝k)为f(x)在点xi，xj，xk处的二阶差商，称f[x0，x1，...，xn]＝f[x0，x1，...，xn-1]-f[x1，x2，...xn]/(x0-xn)为f(x)在点x0，x1，...xn处的n阶差商。由差商定义可知：高阶差商是两个低一阶差商的差商。利用差商，牛顿插值法解亦可表达为如下形式：Nn(x)＝f(x0)+f[x0，x1](x-x0)+f[x0，x1，x2(x-x0(x-x1)+...+f[x0，x1，...xn](x-x0)(x-x1)...(x-xn-1)这种差商形式的插值公式称为牛顿插值公式。通用递推公式为：Nk+1(x)＝Nk(x)+(x-x0)(x-x1)...(x-xk)f[x0，...xk，xk+1]；牛顿插值法由于计算较简单，尤其是增加节点时，计算只增加一项，在很大程度上降低了系统的计算复杂度，减少了重复的计算量。近年，利用拉格朗日插值法恢复秘密图像。使用PISSS的方法对图像进行加密，秘密信息恢复阶段将共享份信息结合拉格朗日插值法进行图像的恢复；多秘密共享方案也同样使用拉格朗日插值法恢复秘密图像信息。拉格朗日插值法由于其公式的结构整齐紧凑，在理论分析中十分方便，因此得到广泛使用。插值法是通过已知数据点，预测未知数据点值的方法。在需要动态进行门限调整时拉格朗日插值法由于其结构简单，得到了广泛的应用。拉格朗日插值法是通过已知数据建立对应的多项式，然后将未知数据代入求值的过程。其原理是满足插值条件的、次数不超过n的多项式是存在而且是唯一的。对于某个多项式函数，已知有给定的K+1个取值点：(x0，y0)，(x1，y1)，，..，(xk，yk).其中x对应自变量的位置，y对应这函数在这个位置(每一个y值都不等于0)的取值。解设任意两个不同的xj都互不相同，对应的拉格朗日插值所得到的拉格朗日插值多项式为：其中每个Lj(x)为拉格朗日基本多项式，其表达式：拉格朗日插值法的公式结构整齐紧凑，容易建立，在理论分析中十分方便，然而在计算中，当插值点增加或减少一个时，所对应的基本多项式就需要全部重新计算，于是整个公式都会变化，非常繁琐。此外，当插值点比较多的时候，拉格朗日插值多项式的次数可能会很高，因此具有数值不稳定的特点。尤其是当图像秘密共享技术需要动态调整门限值时，拉格朗日插值法需要全部重新计算，于是整个公式都会变化，非常繁琐。综上所述，现有技术存在的问题是：现有的门限可变的图像秘密共享方法存在计算资源的消耗较大。解决上述技术问题的难度：增加门限是在图像秘密共享过程中很常见的一种操作。增加门限可以将图像秘密信息拆分为更多的共享份，当共享份数量增多时，拆分得到的共享份的尺寸就会适当的减小，较小的共享份信息便于信息存储，传输和隐藏。当传输网络较慢，传输环境较为复杂时，较小的共享份能够在很大程度上缩短单次秘密信息传输的时间，因此，极大地降低了传输信息对网络的要求。较短的传输时间，加快了传输效率，在一定程度上降低了秘密信息在传输过程中遭到篡改或损坏的几率。解决上述技术问题的意义：秘密图像在传输过程中，信息遭到篡改，或损失是较为常见的问题。信息的缺失和损毁，可能需要共享份的重新传输，则会耗费大量计算机资源。增加共享份的数量则有利于此类问题的解决。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于门限增加的图像秘密共享方法及应用。本专利技术是这样实现的，一种基于门限增加的图像秘密共享方法，所述基于门限增加的图像秘密共享方法将图像通过在有限域内建立多个离散数据分别赋予不同的共享份，当需要增加门限时，只需要额外增加新的离散数据；在秘密恢复阶段，不同个数的离散数据所恢复的多项式不同，得到的秘密信息也会不同。进一步，所述基于门限增加的图像秘密共享方法将图像S(|S|个像素值)通过在有限域GF(p)内建立多个离散数据(1，s1)，(2，s2)，...(k，sk)分别赋予不同的共享份，当需要增加门限时，只需要额外增加新的离散数据(k+1，Sk+1)；在秘密恢复阶段，不同个数的离散数据所恢复的多项式f(x)不同，得到的秘密信息也会不同。进一步，所述基于门限增加的图像秘密共享方法包括以下步骤：第一步，新增数据时原拆分多项式新增数据项；第二步，重新取出图像中的像素值，代入新增项中，将得到的数据值对应增加到各个共享份的相同像素位置；第三步，从图像某行开始选取数据，代入多项式，将多项式的值作为共享份中的像素值进行存储；第四步，当进行像素拆分时，存在余数的情况，此时为数据补0；第五步，依次执行第一步-第三步直至处理完成图像中的每一个像素值；图像拆分过程完成；第六步，在图像秘密恢复阶段，点对数据，代入多项式进行秘密图像的恢复；第七步，去除补充数据，图像秘密恢复完成。进一步，所述第一步包括：在新增数据时，为原拆分多项式新增N[k+1]＝ak+1xk+1数据项，最终多项式为：f(x)＝a0x+a1x2+...+akxk+ak+1xk+1。进一步，所述第二步包括：重新取出图像S中的k位像素值，代入新增项N[k+1]中，将得到的数据值对应增加到各个共享份的相同像素位置。进一步，所述第三步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于门限增加的图像秘密共享方法，其特征在于，所述基于门限增加的图像秘密共享方法将图像通过在有限域内建立多个离散数据分别赋予不同的共享份，当需要增加门限时，只需要额外增加新的离散数据；在秘密恢复阶段，不同个数的离散数据所恢复的多项式不同，得到的秘密信息也会不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于门限增加的图像秘密共享方法，其特征在于，所述基于门限增加的图像秘密共享方法将图像通过在有限域内建立多个离散数据分别赋予不同的共享份，当需要增加门限时，只需要额外增加新的离散数据；在秘密恢复阶段，不同个数的离散数据所恢复的多项式不同，得到的秘密信息也会不同。


2.如权利要求1所述的基于门限增加的图像秘密共享方法，其特征在于，所述基于门限增加的图像秘密共享方法将图像S(|S|个像素值)通过在有限域GF(p)内建立多个离散数据(1，s1)，(2，s2)，...(k，sk)分别赋予不同的共享份，当需要增加门限时，只需要额外增加新的离散数据(k+1，Sk+1)；在秘密恢复阶段，不同个数的离散数据所恢复的多项式f(x)不同，得到的秘密信息也会不同。


3.如权利要求1所述的基于门限增加的图像秘密共享方法，其特征在于，所述基于门限增加的图像秘密共享方法包括以下步骤：
第一步，新增数据时原拆分多项式新增数据项；
第二步，重新取出图像中的像素值，代入新增项中，将得到的数据值对应增加到各个共享份的相同像素位置；
第三步，从图像某行开始选取数据，代入多项式，将多项式的值作为共享份中的像素值进行存储；
第四步，当进行像素拆分时，存在余数的情况，此时为数据补0；
第五步，依次执行第一步-第三步直至处理完成图像中的每一个像素值；图像拆分过程完成；
第六步，在图像秘密恢复阶段，点对数据，代入多项式进行秘密图像的恢复；
第七步，去除补充数据，图像秘密恢复完成。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐聃，刘善政，王珂，
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