基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法技术

本发明专利技术涉及信息隐藏技术领域，具体是基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法，图像加密：使用基于High

【技术实现步骤摘要】
基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法


[0001]本专利技术涉及信息隐藏
，具体是基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法。

技术介绍

[0002]随着数字化技术的飞速发展，大量的数字媒体信息需要在网络中迅速传输，而需要传输的秘密信息可能被窃取或篡改。为了在实际应用中实现隐蔽通信、版权标识等功能，信息隐藏技术被广泛应用。
[0003]传统的信息隐藏技术，是将秘密信息嵌入到载体(如图像)中，得到含密载体，嵌入的信息不会影响观测者对于载体信息本身的理解，而接收者可以从含密载体中提取秘密信息。后来经过改进，可逆信息隐藏技术被提出：这类方法令接收者不仅可以从含密载体中提取信息，还可以无损地恢复图像载体。然而含密载体在网络当中传输时，仍存在被窃取隐私的风险。为了保护载体图像隐私，密文域可逆信息隐藏被提出：图像拥有者首先对图像载体进行加密，接着信息隐藏者在加密图像中嵌入秘密信息，并将含密加密图像发送给接收者。最后，接收者可以提取秘密信息，解密并恢复原始图像载体。
[0004]但是，现存的密文域可逆信息仍存在一些不足。例如，加密算法的计算复杂度较高、信息嵌入量和载体视觉质量有待提升。更重要的是，多方参与的应用场景中(如多方版权)，需要完成多方信息嵌入，同时保护各方权益。这就要求引入多个信息嵌入者，同时使用安全的计算协议，完成安全多方嵌入。这一需求在传统的密文域可逆信息隐藏中，也是难以满足的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法，包括如下具体步骤：
[0007]S1、图像加密：使用基于High
‑
speed scrambling的图像块置乱方法，使用基于CRT的秘密分享并在加密时添加随机数，解决图像分享的残差问题；
[0008]S2、多方安全嵌入：利用安全多方嵌入协议进行像素预测误差计算，并进行信息嵌入；
[0009]S3、图像解密：接收者同时持有CRT秘密分享的密钥以及图像块置乱的密钥，解密出含密图像；
[0010]S4、信息提取：得到含密图像后，根据预测误差直方图平移的提取规则，以及嵌入在图像中的辅助信息，提取出信息。
[0011]优选的，所述S1中，图像加密的具体步骤如下：
[0012]S11、块置乱加密：首先将图像分为2
×
2的不重叠的块，接着使用图像块置乱方法，
将划分后的各个图像块的顺序打乱，以此达成第一步图像加密；
[0013]S12、利用CRT秘密分享加密图像：设定秘密分享的阈值为(k，n)，并选择一组整数{128＜p1＜p2＜
…
＜p
n
≤256＜p}，这些整数还需要满足以下条件：
[0014]gcd(p
i
，p
j
)＝1，i≠j；
[0015]gcd(p
i
，p)＝1，i＝1，2，...，n。
[0016]其中对于图像中的一个像素x(h,w),h∈[1,Μ],w∈[1,N](设载体图像尺寸为Μ
×
N)，选择一个随机数计算y(h,w)＝x(h,w)+A
×
p，并进行CRT分享：
[0017]y(h,w)≡s1(h,w)(mod p1)
[0018]y(h,w)≡s2(h,w)(mod p2)
[0019]…
[0020]y(h,w)≡s
n
(h,w)(mod p
n
)
[0021]其中s
i
(h,w),i＝1,2,
…
,n即是秘密分享后所得的加密图像分享中的像素值。
[0022]优选的，所述S12中，秘密分享中的(k,n)阈值要求为：少于k个分享不能重构秘密，任意k个分享则能够重构秘密。
[0023]优选的，所述S2中，安全多方嵌入协议的算法如下：
[0024]输入：加密分享输入：加密分享秘密分享参数
[0025]输出：预测误差e
m
；
[0026]S21、各个信息隐藏者进行如下计算：
[0027][0028]S22、将发送给
[0029]S23、通过CRT计算，求解e
A
(h,w)：
[0030][0031]S24、计算原始的预测误差值：
[0032][0033]e(h，w)≡e
′
A
(h，w)(mod p)
[0034][0035][0036]S25、输出所得预测误差e
m
。
[0037]优选的，所述S2中，信息嵌入操作如下：
[0038]设所得的预测误差集合为E＝(e1,e2,
…
,e
MN/4
)，根据该集合，计算阈值T
l
，T
r
：
[0039][0040]其中h
E
(e)是集合E中等于e的预测误差值的个数，接着信息隐藏者根据预测误差进行信息嵌入，使用的方法是预测误差直方图平移：
[0041][0042]其中g∈{0,1}是需要嵌入的秘密比特，是所得的含密加密分享像素值。
[0043]优选的，所述信息隐藏者将信息提取所需的辅助信息一并嵌入到加密分享中，嵌入的方法可以使用传统可逆信息隐藏方法。
[0044]优选的，所述S3中，图像解密的具体步骤如下：
[0045]S31、接收者收集到k个含密加密分享后，利用CRT计算重构出含密像素；
[0046]S32、CRT重构结束后，使用逆置乱获取含密图像。
[0047]优选的，所述S31中，根据CRT定理，可以求解下列等式：
[0048][0049][0050][0051]接着计算并根据公开的参数p，可以得到最终的含密像素值；
[0052][0053]优选的，所述S4中，在接收者已经通过解密获得了含密像素的情况下进行信息提取时，首先计算各个块内的预测误差值e
b
(h，w)＝x
b
′
(h，w)
‑
0.4x
b
′
(h，w+1)
‑
0.4x
b
′
(h+1，w)
‑
0.2x
b
′
(h+1，w+1)，再根据图像中包含的辅助信息，获得提取所需的阈值，提取的方法为：
[0054][0055]其中g即该块中提取出的秘密比特。
[0056]优选的，所述S4中，在提取出秘密信息后，接收者根据预测误差直方图平移的规则，对直方图进行逆向平移，恢复原始像素信息；
[0057][0058]最后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于：包括如下具体步骤：S1、图像加密：使用基于High
‑
speed scrambling的图像块置乱方法，使用基于CRT的秘密分享并在加密时添加随机数，解决图像分享的残差问题；S2、多方安全嵌入：利用安全多方嵌入协议进行像素预测误差计算，并进行信息嵌入；S3、图像解密：接收者同时持有CRT秘密分享的密钥以及图像块置乱的密钥，解密出含密图像；S4、信息提取：得到含密图像后，根据预测误差直方图平移的提取规则，以及嵌入在图像中的辅助信息，提取出信息。2.根据权利要求1所述的基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于：所述S1中，图像加密的具体步骤如下：S11、块置乱加密：首先将图像分为2
×
2的不重叠的块，接着使用图像块置乱方法，将划分后的各个图像块的顺序打乱，以此达成第一步图像加密；S12、利用CRT秘密分享加密图像：设定秘密分享的阈值为(k,n)，并选择一组整数{128<p1<p2<
…
<p
n
≤256<p}，这些整数还需要满足以下条件：gcd(p
i
,p
j
)＝1,i≠j；gcd(p
i
,p)＝1,i＝1,2,
…
,n。其中对于图像中的一个像素x(h,w),h∈[1,Μ],w∈[1,N](设载体图像尺寸为Μ
×
N)，选择一个随机数计算y(h,w)＝x(h,w)+A
×
p，并进行CRT分享：y(h,w)≡s1(h,w)(mod p1)y(h,w)≡s2(h,w)(mod p2)
…
y(h,w)≡s
n
(h,w)(mod p
n
)其中s
i
(h,w),i＝1,2,
…
,n即是秘密分享后所得的加密图像分享中的像素值。3.根据权利要求2所述的基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于：所述S12中，秘密分享中的(k,n)阈值要求为：少于k个分享不能重构秘密，任意k个分享则能够重构秘密。4.根据权利要求3所述的基于秘密分享和安全多方计算的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于：所述S2中，安全多方嵌入协议的算法如下：输入：加密分享输入：加密分享秘密分享参数输出：预测误差e
m
；S21、各个信息隐藏者进行如下计算：
S22、将发送给S23、通过CRT计算，求解e
A<...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊礼治，韩啸，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：