一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法技术

本发明专利技术公开一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法，使用Shamir秘密共享多项式携带原始文本信息Message做散列变换，然后将多项式嵌入到载体图像P的Alpha通道中，并用映射置乱对信息进行保护。如需恢复则通过密钥集合还原原始文本信息Message和载体图像P，以此达到本发明专利技术的加密目的。本发明专利技术同样亦可应用于身份验证识别，版权保护等领域。本发明专利技术的基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，除了能够有效解决上述缺点所带来的问题之外，还同时具有视觉质量高、传输的信息量大、信息隐蔽性好、安全性高等优点，能够适应在复杂的网络环境中实时完成信息隐藏运算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法
本专利技术属于图像信息隐写技术，具体涉及一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法，适用于身份信息验证识别和隐藏通信。
技术介绍
随着互联网技术的快速发展，越来越多的信息通过网络进行传输。网络信息安全越来越重要，而信息隐藏技术在信息安全领域中具有重要地位。总体而言，信息隐藏的的载体包括文字、静态的图像、动态的视频和声音等等。数字图像由于具有较大的冗余空间，是信息隐藏的良好载体，且隐藏效果较为直观，是信息隐藏的主流方式之一，也是研究得最多和最早的一种载体。图像信息隐藏应用于产权保护、票据防伪、图像作品版权标识的隐藏和防篡改以及隐藏通信对抗等等多个领域。衡量一个图像信息隐藏的算法的标准主要有两个指标：PSNR和ER。PSNR是指通过信息隐藏算法所得到最终隐藏图像的视觉效果，而ER是指该隐藏算法可使原始图像隐藏的容量。但是这两个标准是互相影响的，一个高容量的信息隐藏算法往往会得到一个相对较低的图片视觉效果。现有的图像信息隐藏方法可以分为两大类：基于空域的方法和基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、输入原始文本信息M和载体PNG图像P；/nS2、对原始文本信息M进行预处理，得到加密的二进制字符串u’_bit；/nS3、构造Shamir秘密共享多项式携带原始文本信息M做散列变换，得到字符串数据串H(x

【技术特征摘要】
1.一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、输入原始文本信息M和载体PNG图像P；
S2、对原始文本信息M进行预处理，得到加密的二进制字符串u’_bit；
S3、构造Shamir秘密共享多项式携带原始文本信息M做散列变换，得到字符串数据串H(xi)；
S4、使用S盒映射Shamir秘密共享多项式系数值，得到字符串数据串H’(xi)；
S5、将多项式嵌入到载体PNG图像P的Alpha通道中，得到新载体图像P’；
S6、对新载体图像P’的Alpha通道的秘密信息进行置乱保护，包括像素位置间置乱和像素比特间置乱。


2.一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏的恢复方法，其特征在于：
S7、输入接收到的置乱保护后的载体PNG图像；
S8、输入密钥集合ki；ki包括加密密钥k1、长度密钥k2、位置间置乱密钥k3、位置间置乱密钥s、比特间置乱密钥u、比特间置乱密钥k4及比特间置乱密钥k5；
S9、解除载体PNG图像Alpha通道的置乱保护；
S10、使用S盒逆映射Shamir秘密共享多项式系数值；
S11、通过拉格朗日插值定理和密钥集合ki来还原原始文本信息M。


3.根据权利要求1所述的基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，其特征在于：所述步骤2中具体的预处理方法为：
S2.1、输入原始文本信息M，原始文本信息M的长度为length；
S2.2、将原始文本信息M根据Unicode编码标准转换成二进制字符串，且对于原始文本信息M中的每个字符，如果该字符转换成二进制串时不满16位，则高位补0扩展至16位二进制字符串；
S2.3、将步骤S2.2所得所有二进制字符串按顺序拼接组合为二进制字符串组u_bit，令u_bit＝u(x,y)，u(x,y)表示二进制字符串组中第x个文字的第y个编码值，x代表文字序号，x∈[1,length],y代表字符编码位，y∈[1,16]，u为编码值，其值为0或1；
S2.4、输入一个9位以下的十进制密钥k1，将密钥k1转换成二进制并高位补0扩展至32位二进制字符串，记为函数v＝v(z),z为编码位，z∈[1,32]；v为编码值，其值为0或1；
S2.5、将步骤S2.3所得u(x,y)通过v(z)进行迭代异或运算，得到加密后的二进制字符串为u’_bit，记u’_bit为u’(x,y)，则：



其中，为异或运算符，至此，得到加密后的二进制字符串u’_bit。


4.根据权利要求1所述的基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，其特征在于：所述步骤S3中通过Shamir秘密共享多项式携带原始文本信息M做散列变换的具体方法为：
S3.1、输入加密后的二进制字符串u’_bit；
S3.2、将u’_bit划分成长为8bit的数据段si，即u’_bit＝s1s2s3s4…sf,0≤si≤255，si表示第i个8bit数据段，其中f示数据段的数量，f＝len(u’_bit)/8；
S3.3、生成Shamir多项式H(x)＝(M+a1x+a2x2+…+af-1xf-1)modp；
其中，p＝257；M＝s1,a1＝s2,a2＝s3，…，af-1＝sf；x1＝1,x2＝2,x3＝3,…,xf＝f；
S3.4、计算H(xi)的值；
H(x1)＝(s1+s2x1+s3x12+…+sfx1f-1)modp，x1＝1；
H(x2)＝(s1+s2x2+s3x22+…+sfx2f-1)modp，x2＝2；
H(x3)＝(s1+s2x3+s3x32+…+sfx3f-1)modp，x3＝3；
…
H(xf)＝(s1+s2xn+s3xn2+…+sfxff-1)modp，xf＝f；
H(xi)∈[0,256]；
S3.5、输出数据串H(xi)。


5.根据权利要求1所述的基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，其特征在于：所述步骤S4的详细内容为：
S4.1、输入上述得到的数据串H(xi)；
S4.2、生成S盒如下：
(a)按字节值的升序逐行初始化S盒；第一行是{00，01，02，…，0F}，第二行是{10，11，12，…，1F}，依次类推，第α行第β列的字节值是{(α-1)(β-1)}，α,β∈[1,16]；
(b)把S盒中的每个字节映射为其在有限域GF(28)中的逆；且{00}被映射为其自身；
(c)把S盒中的每个字节的8个构成位记为(b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1,b0)，记ci是字节{01100011}的第i位比特；对S盒的每个字节的每个位做如下的变换：



S4.3：依据步骤S4.1获得的数据串H(xi)，将H(xi)的值映射到步骤S4.2生成的S盒得到映射值H’(xi)，具体计算过程如下：



S4.4、输出新的数据串H’(xi)。


6.根据权利要求1所述的基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，其特征在于：所述步骤S5嵌入的具体方法为：
S5.1、获取适合的载体PNG图像P和H’(xi)，适合的载体PNG图像P是指该PNG图像拥有Alph...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕皖丽，吴思远，孙小溪，余维湘，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34