基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法技术

本发明专利技术公开了一种基于随机网格和多项式的图像秘密共享算法,本发明专利技术在基于多项式和随机网格点距计算的图像秘密共享算法中，针对灰度图像半色调处理，会出现像素扩展的问题，提出适用于灰度图像的随机网格秘密共享算法,使用该算法生成n个共享图像；针对目前大多数图像秘密共享的结合方法忽略两算法的独立性，使用点距计算方法将基于随机网格的图像秘密共享算法与基于多项式的图像秘密共享相结合，将得到的距离与阈值比较，得到分享图像；同时，解码第一阶段，将分享图像简单叠加，叠加后的结果是秘密图像的重建图像；解码第二阶段，使用拉格朗日插值算法将分享图像进行计算，得到秘密图像的重建图像，实现多图像加密及双重解密。密。密。

【技术实现步骤摘要】
基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法


[0001]本专利技术属于秘密共享
，涉及基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法。

技术介绍

[0002]从秘密共享技术被提出以来，就被运用到各个领域，近年来，人们在图像秘密共享(ISSS)领域的关注度越来越高。图像秘密共享中最常见的是视觉密码VCS，从视觉密码提出至今，基矩阵仍然是绝大多数方案的核心。在此基础上，Shamir利用插值法实现了一个(k,n)门限方案多项式图像秘密共享算法，同时，1987年，Kafri和Keren首次提出一种基于随机网格的图像秘密共享方法。之后结合两种图像秘密共享方法的特点，取两个方法各自的优点，得到二合一图像秘密共享算法(TIOISSS)。
[0003]二合一图像秘密共享算法(TIOISSS)是一种新型的图像秘密共享方法，一般解码时会分为两个阶段，第一阶段是将分享图像简单叠加，叠加后可以得到较模糊的重建图像，在第二个解码阶段则利用计算的方式重构出完整清晰的秘密图像。这种加解密机制的主要目的是实现双重解密，一方面是此方法可以实现秘密图像的预览，另一方面当解密者没有计算设备时就无法获得完整的秘密图像，从而保证了加密图像的安全性，但是现有的二合一图像秘密共享算法(TIOISSS)恢复的图像对比度低，同时存在像素扩展的问题，以及现有的二合一图像秘密共享算法(TIOISSS)无法适用于灰度秘密图像的加密和解码。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法，解决了现有技术中存在的像素扩展和无法适用于灰度秘密图像的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法，包括一种基于随机网格和多项式的图像加密方法，具体按照以下步骤实施：
[0006]步骤1、采集两个原始灰度图像分别作为灰度秘密图像S1和灰度秘密图像S2；采用灰度随机网格法将灰度秘密图像S1加密，加密后生成n个分享图像R1,R2,......,R
n
，其中n不小于2；
[0007]步骤2、采用多项式算法，将灰度秘密图像S2加密，加密后生成n个分享图像p1,p2,......,p
n
，其中n不小于2；
[0008]步骤3、通过距离公式计算分享图像R1,R2,......,R
n
和分享图像p1,p2,......,p
n
的像素距离D；
[0009]一种基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法，还包括一种基于随机网格和多项式的图像加密方法解码方法，具体按照以下步骤实施：
[0010]步骤一、图像第一解码阶段，使用MATLAB，将分享图像G1,G2,......,G
n
叠加，得到重建灰度秘密图像S1；
[0011]步骤二、图像第二解码阶段，使用MATLAB，将秘密分享图像G1,G2,......,G
n
通过拉
格朗日插值算法进行计算，得到灰度秘密图像S2的重建图像。
[0012]本专利技术的特点还在于：
[0013]步骤1中采用灰度随机网格法将S1加密的步骤具体为：
[0014]步骤1.1、通过MATLAB中随机数生成函数round(rand(1)*255)，随机生成0到255之间的整数像素值，按照每个随机生成的整数像素值，对应生成与所述整数像素值大小相等的随机灰度图像A1,A2,......,A
K
‑1，k为大于1的整数；
[0015]步骤1.2、当k＝2时，根据随机灰度图像A
K
‑1的像素值和灰度秘密图像S1的像素值在MATLAB中生成网格图像B1，当k大于3时，根据随机灰度图像A
K
‑1的像素值和网格图像B
K
‑2的像素值在MATLAB中生成网格图像B
K
‑2；
[0016]步骤1.3、重复步骤1.1
‑
步骤1.2分别生成网格图像B1,B2......B
K
‑1；
[0017]步骤1.4、计算生成的网格图像B1,B2......B
K
‑1对应的像素值b1,b2,...b
n
，计算随机灰度图像A1,A2,......,A
K
‑1对应的像素值a1,a2,...,a
n
；
[0018]步骤1.5、根据步骤1.4中网格图像B1,B2......B
K
‑1的像素值b1,b2,...,b
k
‑1和随机灰度图像A1,A2,......,A
K
‑1的像素值a1,a2,...,a
k
‑1，令：
[0019]r1＝a1,r2＝a2,...,r
k
‑1＝a
k
‑1,r
k
＝b
k
‑1,r
k+1
＝a1,r
k+2
＝a2,...,r
n
＝a
n
‑
k
，根据像素值r1,r2,...r
n
对应生成分享图像R1,R2......R
n
，n大于k；
[0020]步骤1.6、输出分享图像R1,R2......R
n
；
[0021]其中，步骤1.2中具体实施步骤为：
[0022]步骤1.2.1、当K＝2时，随机灰度图像A
K
‑1为随机灰度图像A1，则有：
[0023]当灰度秘密图像S1的像素值大于128时，令网格图像B1的像素值与随机灰度图像A1的像素值大小相等，当S1的像素值不大于128时，则网格图像B1对应的像素值与随机灰度图像A1的像素值在[0，255]的范围内互补，通过上述方法得到网格图像B1的像素值，根据网格图像B1的像素值生成网格图像B1；
[0024]步骤1.2.2、当K＝3时，随机灰度图像A
K
‑1为随机灰度图像A2，则有：
[0025]当网格图像B1的像素值大于128时，则网格图像B2的像素值与随机灰度图像A2的像素值大小相等；当网格图像B1的像素值不大于128时，则网格图像B2对应的像素值与随机灰度图像A2的像素值在[0，255]的范围内互补，通过上述方法得到网格图像B2的像素值，根据网格图像B1的像素值生成网格图像B2；
[0026]步骤1.2.3、不断改变K的取值，再根据步骤1.2.2所述过程，最终生成随机灰度图像A3......A
K
‑1和网格图像B3......B
K
‑1。
[0027]步骤2中采用多项式算法将S2加密的步骤具体为：
[0028]步骤2.1、通过MATLAB，构造一个(K
‑
1)次多项式：
[0029]f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+a...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法，其特征在于，包括一种基于随机网格和多项式的图像加密方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、采集两个原始灰度图像分别作为灰度秘密图像S1和灰度秘密图像S2；采用灰度随机网格法将灰度秘密图像S1加密，加密后生成n个分享图像R1,R2,......,R
n
，其中n不小于2；步骤2、采用多项式算法，将灰度秘密图像S2加密，加密后生成n个分享图像p1,p2,......,p
n
，其中n不小于2；步骤3、通过距离公式计算分享图像R1,R2,......,R
n
和分享图像p1,p2,......,p
n
的像素距离D；步骤4、通过实验选择阈值d，将阈值d与像素距离D比较，当像素距离D大于阈值d时重复执行步骤2
‑
步骤4所述步骤，当像素距离D不大于阈值d时，则输出分享图像p1,p2,......,p
n
且令分享图像p1,p2,......,p
n
为最终的分享图像G1,G2,......,G
n
。2.根据权利要求1所述的一种基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法，其特征在于，所述步骤1中采用灰度随机网格法将S1加密的步骤具体为：步骤1.1、通过MATLAB中随机数生成函数round(rand(1)*255)，随机生成0到255之间的整数像素值，按照每个随机生成的整数像素值，对应生成与所述整数像素值大小相等的随机灰度图像A1,A2,......,A
K
‑1，k为大于1的整数；步骤1.2、当k＝2时，根据随机灰度图像A
K
‑1的像素值和灰度秘密图像S1的像素值在MATLAB中生成网格图像B1，当k大于3时，根据随机灰度图像A
K
‑1的像素值和网格图像B
K
‑2的像素值在MATLAB中生成网格图像B
K
‑2；步骤1.3、重复步骤1.1
‑
步骤1.2分别生成网格图像B1,B2......B
K
‑1；步骤1.4、计算生成的网格图像B1,B2......B
K
‑1对应的像素值b1,b2,...b
n
，计算随机灰度图像A1,A2,......,A
K
‑1对应的像素值a1,a2,...,a
n
；步骤1.5、根据步骤1.4中网格图像B1,B2......B
K
‑1的像素值b1,b2,...,b
k
‑1和随机灰度图像A1,A2,......,A
K
‑1的像素值a1,a2,...,a
k
‑1，令：r1＝a1,r2＝a2,...,r
k
‑1＝a
k
‑1,r
k
＝b
k
‑1,r
k+1
＝a1,r
k+2
＝a2,...,r
n
＝a
n
‑
k
，根据像素值r1,r2,...r
n
对应生成分享图像R1,R2......R
n
，n大于k；步骤1.6、输出分享图像R1,R2......R
n
。3.根据权利要求2所述的一种基于随机网格和多项式的图像秘密共享方法，其特征在于，所述步骤1.2中具体实施步骤为：步骤1.2.1、当K＝2时，随机灰度图像A
K
‑1为随机灰度图像A1，则有：当灰度秘密图像S1的像素值大于128时，令网格图像B1的像素值与随机灰度图像A1的像素值大小相等，当S1的像素值不大于128时，则网格图像B1对应的像素值与随机灰度图像A1的像素值在[0，255]的范围内互补，通过上述方法得到网格图像B1的像素值，根据网格图像B1的像素值生成网格图像B1；步骤1.2.2、当K＝3时，随机灰度图像A
K
‑1为随机灰度图像A2，则有：...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋连升，李思齐，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：