一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法及系统，包括：获取原始图像，将所述原始图像的像素间隔分成黑白两种像素；基于每一个白色像素的预测值组合得到白色像素预测图像；分别对白色像素图像和白色像素预测图像进行加密；基于二次差值矩阵得到标记的白色像素图像；基于每一个黑色像素的预测值组合得到黑色像素预测图像；分别对所述黑色像素图像和黑色像素预测图像进行加密；基于二次差值矩阵得到标记的黑色像素图像；组合标记的白色像素图像和标记的黑色像素图像，得到原始图像的加密标记图像，从而实现原始图像的密文域信息隐藏。本发明专利技术实现信息无损提取与图像完全恢复，而且信息提取与图像恢复是可以相互独立，相互分离的。分离的。分离的。

【技术实现步骤摘要】
一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法及系统


[0001]本专利技术涉及信息隐藏
，尤其涉及一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着云计算的兴起和云存储的广泛应用，用户将自己的图像存于第三方云服务提供商，但是又不信任对方，因此将自己的数据先进行加密，再上传到云服务中心。云服务提供商为了方便数据的管理和认证，需要对所有数据打上标记再存储，这些标记即隐藏的秘密信息，而这些过程完全不需要知道图像的内容信息。因此，信息隐藏过程是在图像的密文域上进行的。而对于一些数据认证要求高的应用场景，要求信息的提取与图像的恢复完全可逆，所以，加密图像的可逆信息隐藏技术应运而生。
[0004]但是，随着需求的不断变化，人们对密文域的可逆信息隐藏有了更多的要求，比如，人们希望在传输高机密图像时，即使是加密图像，一些高机密的图像也不允许在公网传输，所以，这些高机密图像需要打上“标记”，当检测到标记显示机密程度高，网警自动拦截。这就需要限制网警仅有提取标记信息的权限，无法获得解密的图像，且在提取标记信息之后，不会对图像产生影响。
[0005]在目前来看，密文域的可逆信息隐藏算法分为两类：加密前预留空间和加密后腾出空间。加密前预留空间方法，在大多数情况下，通过使用压缩获取可共嵌入的位平面空间，得到高嵌入容量，但是大多数算法无法实现提取信息与图像恢复分离。加密后腾出空间方法的密文图像冗余度低，腾出空间来嵌入信息难度较大，很大地限制后续进行信息嵌入的容量，算法不断改进，通过利用各种加密规则，增大密文图像像素间的相关性，可供我们进行嵌入信息。但是仍存在图像解密后的标记图像视觉质量差等问题。
[0006]由上述可以得到，目前的密文域可逆信息隐藏算法存在两个不足：(1)为追求高嵌入容量，导致无法使信息提取与图像恢复分离。(2)加密标记图像在仅解密之后，图像质量较差。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法及系统，只有同时拥有加密秘钥和提取秘钥，才能得到秘密信息和解密图像；可以在保证嵌入容量的前提下，实现信息提取与图像恢复分离，并且解密后的标记图像视觉质量相对较高，在仅解密的情况下，对图像内容和图像质量的影响不大。
[0008]在一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0009]一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法，包括：
[0010]获取原始图像，将所述原始图像的像素间隔分成黑白两种像素；
[0011]将白色像素重新组合形成白色像素图像，基于每一个白色像素的预测值组合得到白色像素预测图像；
[0012]分别对白色像素图像和白色像素预测图像进行加密；基于加密后的白色像素图像和白色像素预测图像，得到差值矩阵D1，对差值矩阵D1进行分块，得到二次差值矩阵diff_D1；基于所述二次差值矩阵得到标记的白色像素图像；
[0013]将黑色像素重新组合形成黑色像素图像，基于每一个黑色像素的预测值组合得到黑色像素预测图像；
[0014]分别对所述黑色像素图像和黑色像素预测图像进行加密；基于加密后的黑色像素图像和黑色像素预测图像，得到差值矩阵D2，对差值矩阵D2进行分块，得到二次差值矩阵diff_D2；基于所述二次差值矩阵得到标记的黑色像素图像；
[0015]组合标记的白色像素图像和标记的黑色像素图像，得到原始图像的加密标记图像，从而实现原始图像的密文域信息隐藏。
[0016]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0017]一种可逆可分离的密文域信息隐藏系统，包括：
[0018]图像获取模块，用于获取原始图像，将所述原始图像的像素间隔分成黑白两种像素；
[0019]第一层图像加密模块，用于将白色像素重新组合形成白色像素图像，基于每一个白色像素的预测值组合得到白色像素预测图像；分别对白色像素图像和白色像素预测图像进行加密；
[0020]第一层图像标记模块，用于基于加密后的白色像素图像和白色像素预测图像，得到差值矩阵D1，对差值矩阵D1进行分块，得到二次差值矩阵diff_D1；基于所述二次差值矩阵得到标记的白色像素图像；
[0021]第二层图像加密模块，用于将黑色像素重新组合形成黑色像素图像，基于每一个黑色像素的预测值组合得到黑色像素预测图像；分别对所述黑色像素图像和黑色像素预测图像进行加密；
[0022]第二层图像标记模块，用于基于加密后的黑色像素图像和黑色像素预测图像，得到差值矩阵D2，对差值矩阵D2进行分块，得到二次差值矩阵diff_D2；基于所述二次差值矩阵得到标记的黑色像素图像；
[0023]组合标记模块，用于组合标记的白色像素图像和标记的黑色像素图像，得到原始图像的加密标记图像，从而实现原始图像的密文域信息隐藏。
[0024]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0025]一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的可逆可分离的密文域信息隐藏方法。
[0026]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0027]一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的可逆可分离的密文域信息隐藏方法。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029](1)本专利技术可逆可分离的密文域信息隐藏方法，利用图像加密算法的规则增大加密图像像素间的冗余，在保持较大的嵌入容量的同时，增加解密后的标记图像视觉质量，在
整个过程中，本专利技术实现信息无损提取与图像完全恢复，而且信息提取与图像恢复是可以相互独立，相互分离的。
[0030](2)接收端在收到加密标记图像的同时，另外收到加密秘钥和提取秘钥，使用加密秘钥可以得到解密后的标记图像，使用提取秘钥可以获得加密图像，且这两种密钥的使用相互独立，顺序可以相互交换，只有同时拥有两个秘钥，才能得到秘密信息和解密图像。加解密和提取信息分离，接收端只有具有加解密或信息提取的权限时，才能对收到的图像解密或提取信息。
[0031](3)本专利技术方法实现了仅有提取嵌入信息权限，无法得到解密图像，即图像具体内容不会公开传输，保证了信息传输的安全性；在仅有解密权限时，无法对图像嵌入的认证信息或版权信息进行修改，保护了图像的版权。而且，在本方法中，解密后图像的视觉质量与其他方法相比具有优越性，标记图像与原始图像在外观上一致，在肉眼上很难察觉被嵌入秘密信息。
[0032]本专利技术的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例中可逆可分离的密文域信息隐藏方法流程图；
[0034]图2为本专利技术实施例中图像预测阶段分层示意图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法，其特征在于，包括：获取原始图像，将所述原始图像的像素间隔分成黑白两种像素；将白色像素重新组合形成白色像素图像，基于每一个白色像素的预测值组合得到白色像素预测图像；分别对白色像素图像和白色像素预测图像进行加密；基于加密后的白色像素图像和白色像素预测图像，得到差值矩阵D1，对差值矩阵D1进行分块，得到二次差值矩阵diff_D1；基于所述二次差值矩阵得到标记的白色像素图像；将黑色像素重新组合形成黑色像素图像，基于每一个黑色像素的预测值组合得到黑色像素预测图像；分别对所述黑色像素图像和黑色像素预测图像进行加密；基于加密后的黑色像素图像和黑色像素预测图像，得到差值矩阵D2，对差值矩阵D2进行分块，得到二次差值矩阵diff_D2；基于所述二次差值矩阵得到标记的黑色像素图像；组合标记的白色像素图像和标记的黑色像素图像，得到原始图像的加密标记图像，从而实现原始图像的密文域信息隐藏。2.如权利要求1所述的一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法，其特征在于，基于每一个白色像素的预测值组合得到白色像素预测图像，具体包括：使用菱形预测器和黑色像素，得到每一个白色像素的预测值；将每一个白色像素的预测值组合得到白色像素预测图像。3.如权利要求1所述的一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法，其特征在于，分别对白色像素图像和白色像素预测图像进行加密，具体包括：使用Lorenz混沌系统得到伪随机序列S1和S2；对伪随机序列S1和S2进行无重复行置换和列置换，经过置换后的序列S1作为加密序列K；在伪随机序列S2中取设定数量的元素，组成新的序列，将所述新的序列和置换后的序列S1，通过模加法得到加密序列K
’
；使用加密序列K对白色像素图像进行加密，使用加密序列K
’
对白色像素预测图像进行加密。4.如权利要求1所述的一种可逆可分离的密文域信息隐藏方法，其特征在于，基于加密后的白色像素图像和白色像素预测图像，得到差值矩阵D1，对差值矩阵D1进行分块，得到二次差值矩阵diff_D1；具体包括：将加密后的白色像素图像和白色像素预测图像的像素值对应相减再取模，得到差值矩阵D1；将差值矩阵D1按照每间隔设定元素就保留下一个元素及其上下左右元素的方式进行分块，并使上下左右的元素与中间元素作差，得到二次差值矩阵diff_D1。5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：万文博，刘文秀，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：