【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信息隐藏，具体涉及一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法。
技术介绍
1、随着互联网和云存储技术的快速发展，人们越来越多的将文本、图像、音频和视频等多媒体信息上传到云端进行存储，用户只需要通过网络连接，便能随时随地查看或编辑文件。因为不再受限于特定设备或特定地点，所以大大提高了文件的使用便捷性，但与此同时，云端数据的安全性也面领着严峻的考验。加密域可逆信息隐藏技术(reversibledatahiding in encrypted images，rdhei)是加密技术和信息隐藏技术的结合，对数据安全起到了双重保护作用，是目前云环境下隐私保护的研究重点之一。
2、rdhei方法主要强调的是秘密数据的嵌入容量、载密图像的质量以及载体图像的无损恢复。该方法通常包括三个部分，分别是内容所有者、信息隐藏者和接收者。内容所有者在原始载体图像上传到云端之前对其进行处理得到含有空余空间的加密图像；信息隐藏者在不知道原始图像内容的情况下将秘密信息嵌入到加密图像中；接收者则根据持有的密钥，分别提取秘密信息或无损地恢复原始图像。在整个过程中，用户数据始终以密文的形式出现，从而确保了用户数据的安全性。因此，rdhei对于云存储环境下用户隐私的保护具有重要意义。wang等人提出了一种基于块的自适应最高有效位(most significant bit,msb)编码的rdhei方法。该方法首先对载体图像进行加密；然后，利用基于块的自适应msb编码技术，根据msb平面中全“0”或“1”的数量对块进行分类和编码；最后，将编码值嵌
技术实现思路
1、本专利技术针对现有嵌入容量较小的问题，提出一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，该方法可有效的克服现有技术中存在的嵌入容量不足的缺点。
2、为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，包括ⅰ内容拥有者；ⅱ信息隐藏者；ⅲ接收者；
3、ⅰ.内容所有者对载体图像进行预处理以腾出空余空间，并对带有空余空间的载体图像进行加密，具体包括下列步骤：
4、1.1读入一幅m×n的载体图像i；
5、1.2定义i(1,1)为参考像素，其余像素为预测像素，使用公式(1)对载体图像i进行像素预测，得到预测值px(i,j)：
6、
7、其中，i,j分别表示像素的行和列，1≤i≤m,1≤j≤n，x(i,j)为当前像素，px(i,j)为像素预测值；
8、1.3保持参考像素不变，根据公式(2)计算像素的预测误差：
9、pe(i,j)＝x(i,j) -px(i,j) (2)
10、其中，pe(i,j)表示位于(i,j)的像素的预测误差；
11、1.4定义大于127或小于-127的预测误差为溢出误差，使用公式(3)对其进行修正预测：
12、
13、同时，使用1比特记录溢出误差位置，并生成标签图lm；
14、1.5利用公式(4)将预测误差转换为8位二进制序列：
15、
16、其中表示该值将向下取整数，k代表的是第几个比特平面；
17、1.6将处理后的预测误差划分为4×4的不重叠块ht，其中t＝1,2,...,(m×n)/(4×4)，提取每个块的8个比特平面为第t个块中的第k个比特平面，使用zig-zag扫描将比特平面转换为1×16大小的行向量vtk＝{b1,b2,...,b16}；
18、1.7按照规则进行比特平面重分配，并形成重分配的行向量ptk；
19、a)判断vtk中16比特是否全部为0或1，如果是，则b1＝0；否则，b1＝1；
20、b)当b1＝1时，将16比特分为前8比特和后8比特进行进一步判断，分别使用b2和b9来标记前8位和后8位是否相同。若相同，则记为0；否则记为1；
21、c)当b2＝1时，将前8比特分为前4比特和后4比特进一步判断，分别使用b3和b5来标记前4位和后4位是否相同。若相同，则记为0；否则记为1；
22、d)当b9＝1时，将后8比特分为前4比特和后4比特进一步判断，分别使用b10和b13来标记前4位和后4位是否相同。若相同，则记为0；否则记为1。
23、若连续4比特均不相同时，我们不对其做任何的修改。依据以上规则可以划分出10种不同的分类(分类方法见图1)。同时，当比特平面不属于任何一种类型时，这意味着该位平面不能用于嵌入秘密信息；我们使用额外的1位来标记这个位平面是否可以用于嵌入，从而生成一个身份验证密钥kv，该认证密钥可以通过秘密通道传输到数据隐藏器和接收方，作为授权用户的解密依据，以提高该方案的安全性；
24、1.8通过自适应加密过程生成包含空余空间的加密图像y；
25、ⅱ.信息隐藏者在不知道载体图像内容的情况下，直接嵌入秘密信息，具体包括下列步骤：
26、2.1数据嵌入者首先需要出示身份验证密钥kv，以验证其身份的合法性；
27、2.2利用数据隐藏密钥对秘密信息进行加密；
28、2.3将包含空余空间的加密图像y分成4×4大小的块，提取每个块的8个比特平面并转换成加密行向量。在标志位和认证密钥的引导下，找出可以嵌入秘密信息的位置，用比特替代的方法将加密后的秘密信息依次嵌入预先空余的比特中，形成载密密文图像
29、ⅲ.具有合法身份的接收者获得载密密文图像后，分别进行秘密信息的提取和载体图像的无损恢复。
30、(1)如果接收者仅拥有隐藏密钥kd，则在不知道任何原始图像内容的情况下提取出嵌入的秘密信息，具体步骤如下：
31、第一步，将载密密文图像划分为互不重叠、大小为4×4的块，并将每个块转换成8个比特平面；
32、第二步，将身份验证密钥kv转换成二进制表示；
33、第三步，对于可嵌入的比特平面，将其转化为1×16的行向量，并依据标志位的引导，在冗余位置中提取比特信息；
34、第四步：利用隐藏密钥kd，解密提取本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：包括Ⅰ内容拥有者；Ⅱ信息隐藏者；Ⅲ接收者；
2.根据权利要求1所述的一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：所述自适应加密过程的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：如果接收者仅拥有隐藏密钥Kd，则在不知道任何原始图像内容的情况下提取出嵌入的秘密信息，具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：如果接收者仅拥有加密密钥Ke，原始图像可以被无损地重建，具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：如果接收者同时拥有信息隐藏密钥Kd和图像加密密钥Ke，则进行秘密信息的提取和载体图像的无损恢复。
【技术特征摘要】
1.一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：包括ⅰ内容拥有者；ⅱ信息隐藏者；ⅲ接收者；
2.根据权利要求1所述的一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：所述自适应加密过程的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于比特平面重分配的加密域可逆信息隐藏方法，其特征在于：如果接收者仅拥有隐藏密钥kd，则在不知道任何原始图像内容的情况下...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，王安红，陈超凡，付可欣，邢治凤，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：
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