基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享方法和系统技术方案

本发明专利技术给出了一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享方法，包括：获取1张彩色秘密图像和n张彩色载体图像；对彩色秘密图像和n张彩色载体图像分别进行三通道分离；对n张对应的单通道载体图像进行重要性排序；确定分配各个像素点的高位相同总比特数初始值；将高位相同总比特数初始值分配给n张对应的单通道影子图像上各个像素点；对对应的通道秘密图像上各个像素点的像素值进行筛选分享；将n张R通道影子图像以及对应的G通道影子图像和B通道影子图像合成，得到n张彩色影子图像。本发明专利技术给出了一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像系统、存储介质和电子设备。本发明专利技术产生的彩色影子图像视觉质量好，实现了影子图像可理解。解。解。

【技术实现步骤摘要】
基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享方法和系统


[0001]本专利技术属于图像安全处理
，尤其涉及一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享方法和系统。

技术介绍

[0002]传统图像安全保护技术，比如图像加密和图像信息隐藏，能够一定程度上保证图像传输中的安全性，使用图像加密技术加密后的图像是类噪声的，在公开信道上传播时容易引起怀疑，攻击者可能会破坏、篡改或删除原含密图像。图像信息隐藏技术是将秘密信息嵌入隐藏在自然图像载体中，生成的含密载体图像与正常的自然图像感观上相似，在传输过程中不易被第三方察觉，能够较好的减少恶意攻击者的怀疑，但由于受到嵌入容量的限制，通常会发生像素扩张，因此有的方案会尽力缩小影子图像，但这可能导致信息泄露等安全问题。
[0003]秘密图像分享与图像加密技术相似，通过置乱、替换等手段将秘密信息加密生成若干个影子图像，并分发给不同的参与者，只有当收集到授权集合中的参与者持有的影子图像时，才能恢复秘密信息，而非授权的参与者是无法用持有的影子图像恢复秘密信息。这些特性使得秘密图像分享具有信息隐藏和图像加密技术所没有的优势，例如在丢失部分影子图像时仍能够恢复秘密的丢失容忍特性。这使得秘密图像分享更适用于一些应用场景，例如区块链、密钥分发、分布式存储、数字水印和身份认证等。
[0004]目前对于秘密图像分享研究较多的分支包括基于多项式秘密图像分享，可视秘密图像分享以及基于中国剩余定理秘密图像分享，它们分别是基于多项式、人类视觉特性和中国剩余定理等分享原理来实现的。
[0005]在(k，n)门限的多项式秘密分享中，首先构造一个数域P上的(k
‑
1)次多项式：
[0006]f(x)＝a0+a1x+
…
+a
k
‑1x
k
‑1(modP)；
[0007]在分享阶段，令秘密图像的当前处理的像素值s等于多项式常数项a0。系数a1,a2,...,a
k
‑1取[0,P)上的随机值，x一般可取第i个参与者的序列号i，代入公式，可得影子像素值SC
i
＝f(x
i
)，将序列号x
i
和f(x
i
)作为一个分享对发送给第i个参与者。当所有的秘密像素都进行分享之后，即可得到n个影子图像。
[0008]恢复阶段，对于当前需要恢复的像素值s来说，当获得n个分享对中的任意k个的时候，就可以根据拉格朗日插值定理来求解k个系数，常数项a0即为恢复的秘密像素值，而少于k分享值求解得到的是无穷多个解也就获得不了任何秘密信息。
[0009]对于多项式秘密分享来说，系数a1,a2,...,a
k
‑1是[0,P)上的随机值，取不同的随机值可以得到不同的分享值，因此，系数a1,a2,...,a
k
‑1可以作为分享过程中的随机元素用于对生成的分享值进行筛选。
[0010]秘密图像分享方案的主要性质，在一定程度上为秘密图像的安全性提供了保证，但现有的秘密图像分享方案仍有部分问题需要解决。例如传统秘密分享方案利用概率性分享算法产生的分享值在取值范围中服从均匀分布，若直接用于分享秘密图像，产生的影子
图像为随机类噪声图像，在保护信息内容的同时丧失了可理解性与可读性，极易引起攻击者的怀疑，这也是相对于信息隐藏的劣势所在。影子图像可理解秘密分享方案(MSIS)是指能够分享产生有意义的影子图像的一类秘密图像分享方案。如果影子图像具有自然图像的可理解性，既保留了秘密分享的特性，又可达到类似信息隐藏的效果，使攻击者难以察觉秘密信息的存在，可以在一定程度上避免因怀疑遭到的篡改或截获，同时也方便参与者对影子图像的存储管理。从而增加了影子图像及秘密信息的安全性。
[0011]目前针对彩色图像的MSIS方案是将类噪声的影子图像嵌入自然图像中实现影子图像可理解。这类方案将彩色图像的三通道作为独立的三层灰度图像，将分享值随机嵌入三层通道中，没有考虑到彩色图像三通道之间的关联性。这些与信息隐藏相结合的方案受限于嵌入容量的限制，大都存在像素扩张，这会增加带宽负担并且容易引起攻击者怀疑。因此这类方案大多数都致力于缩小影子图像或者扩大嵌入容量，这可能引起安全性问题，并且不能实现无损恢复秘密图像。
[0012]另一类实现MSIS的方案是在分享时加入一定的限制条件，利用随机元素进行筛选，使得的生成的影子像素值接近载体像素值，这样影子图像就类似于载体图像，以实现影子图像可理解。这类方案通常没有像素扩张并且可以无损恢复秘密图像。但是这类MSIS方案，是基于二值图像或者灰度图像，没有考虑图像内部结构的影响，并且二值图像的视觉质量较差，生成的影子图像视觉质量也不高，彩色图像较之灰度图像具有更强的信息表达能力，使用得更加广泛，如何在彩色图像分享时实现影子图像可理解的同时避免像素扩张并且尽力提升影子图像的质量是一个值得研究的课题。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的之一，在于提供一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享方法，该影子图像可理解秘密图像分享方法产生的彩色影子图像视觉质量好，不会产生像素扩张并且秘密图像可以无损恢复，实现了影子图像可理解。
[0014]本专利技术的目的之二，在于提供一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享系统。
[0015]本专利技术的目的之三，在于提供一种存储介质。
[0016]本专利技术的目的之四，在于提供一种电子设备。
[0017]为了达到上述目的之一，本专利技术采用如下技术方案实现。
[0018]一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享方法，所述影子图像可理解秘密图像分享方法包括：
[0019]步骤一、获取1张彩色秘密图像和n张彩色载体图像；
[0020]步骤二、对所述彩色秘密图像和n张彩色载体图像分别进行三通道分离，以得到单通道秘密图像以及单通道载体图像集；
[0021]所述单通道秘密图像包括R通道秘密图像、G通道秘密图像和B通道秘密图像；
[0022]所述单通道载体图像集包括R通道载体图像集、G通道载体图像集和B通道载体图像集；
[0023]所述R通道载体图像集中的R通道载体图像个数、所述G通道载体图像集中的G通道载体图像个数和B通道载体图像集中的B通道载体图像个数均为n；
[0024]步骤三、按照各个像素点的像素值大小，分别对所述R通道载体图像集、G通道载体图像集和B通道载体图像集中n张对应的单通道载体图像进行重要性排序；
[0025]步骤四、设置恢复所述彩色秘密图像所需要的最少彩色影子图像数量k，以确定分配给n张对应的单通道影子图像各个像素点的高位相同总比特数初始值；
[0026]步骤五、根据重要性排序结果，将所述高位相同总比特数初始值分配给所述n张对应的单通道影子图像上各个像素点；
[0027]步骤六、根据预先设定的分享序列号值和分配结果，分别对所述R通道秘密图像、G通道秘密图像和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享方法，其特征在于，所述影子图像可理解秘密图像分享方法包括：步骤一、获取1张彩色秘密图像和n张彩色载体图像；步骤二、对所述彩色秘密图像和n张彩色载体图像分别进行三通道分离，以得到单通道秘密图像以及单通道载体图像集；所述单通道秘密图像包括R通道秘密图像、G通道秘密图像和B通道秘密图像；所述单通道载体图像集包括R通道载体图像集、G通道载体图像集和B通道载体图像集；所述R通道载体图像集中的R通道载体图像个数、所述G通道载体图像集中的G通道载体图像个数和B通道载体图像集中的B通道载体图像个数均为n；步骤三、按照各个像素点的像素值大小，分别对所述R通道载体图像集、G通道载体图像集和B通道载体图像集中n张对应的单通道载体图像进行重要性排序；步骤四、设置恢复所述彩色秘密图像所需要的最少彩色影子图像数量k，以确定分配给n张对应的单通道影子图像各个像素点的高位相同总比特数初始值；步骤五、根据重要性排序结果，将所述高位相同总比特数初始值分配给所述n张对应的单通道影子图像上各个像素点；步骤六、根据预先设定的分享序列号值和分配结果，分别对所述R通道秘密图像、G通道秘密图像和B通道秘密图像上各个像素点的像素值进行筛选分享，得到n张R通道影子图像、n张G通道影子图像和n张B通道影子图像；步骤七、将所述n张R通道影子图像以及对应的G通道影子图像和B通道影子图像合成，得到n张彩色影子图像。2.根据权利要求1所述的影子图像可理解秘密图像分享方法，其特征在于，步骤四中，所述高位相同总比特数初始值为：其中，b为高位相同总比特数初始值；k为所述彩色秘密图像恢复时至少需要的彩色影子图像数量；w
i
为分配给第i个单通道影子图像各个像素点的高位相同比特数，i＝1，2，...，n。3.根据权利要求2所述的影子图像可理解秘密图像分享方法，其特征在于，步骤五中，所述分配的具体实现过程包括：步骤51、对所述高位相同总比特数初始值进行均分；步骤52、判断均分后的高位相同总比特数初始值是否还有剩余，如是，则将剩余的比特数按照重要性排序结果进行再分配，进入步骤六；如否，则直接进入步骤六。4.根据权利要求2所述的影子图像可理解秘密图像分享方法，其特征在于，步骤六中，所述筛选分享的具体实现过程包括：步骤61、设置分享筛选次数h的初始值为0；步骤62、设置高位相同总比特数初始值为b，步骤63、设置所述彩色秘密图像中像素点的位置序号t的初始值为1；步骤64、设置一个数域[0，P)，并在所述数域[0，P)内随机产生k
‑
1个随机值；
步骤65、获取所述单通道秘密图像t位置像素点的像素值以及分享序列号值和k
‑
1个随机值，计算所述单通道秘密图像t位置像素点对应的n个单通道影子像素值；步骤66、将所述t位置像素点对应的n个单通道影子像素值以及对应的n个相同单通道载体图像上t位置像素点的像素值分别进行二进制转换后进行高位相同比特数比较；步骤67、判断比较结果和对应的分配结果是否相同，如是，则输出n个t位置的单通道影子像素值，进入步骤68；如否，则令h＝h+1，进入步骤69；步骤68、判断所述单通道秘密图像中所有位置像素点是否均已分享，如是，则输出n张相同的单通道影子图像，进入步骤七；如否，令t＝t+1，返回步骤65；步骤69、判断h是否等于阈值，如是，则令b＝b
‑
1，返回步骤63；如否，则在所述数域[0，P)内随机重新产生k
‑
1个随机值，返回步骤65。5.根据权利要求4所述的影子图像可理解秘密图像分享方法，其特征在于，所述P值取257；所述阈值为4P
k
‑1。6.一种基于彩色图像的影子图像可理解秘密图像分享系统，其特征在于，所述影子图像可理解秘...

【专利技术属性】
技术研发人员：程静文，刘林涛，姜越，钟晓峰，骆胜阳，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：