【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及密码学应用领域，尤其是涉及对图像数据的同态加密以及信息多区域折叠技术，具体而言是一种信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法。
技术介绍
1、在云服务技术不断地发展下，用户对自身的信息处理和管理离不开对云服务的依赖，用户敏感信息容易遭受恶意敌手的攻击而泄露隐私，从而导致用户的权益受到损害，因此，如何有效保护用户隐私信息，成为了信息
亟待解决的重大挑战。传统的信息保护手段，如数据加密和访问控制，虽然在一定程度上能够提高数据的安全性，但往往无法满足用户对隐私保护和信息管理的高效性和灵活性的需求。
2、可逆数据隐藏技术（reversible data hiding， rdh）作为一种新兴的信息隐私保护方法，旨在将秘密信息嵌入载体数据中进行隐藏保护，并在需要时能够无损恢复原始数据。这种技术不仅能够实现信息的隐蔽性，还能保持载体数据的完整性，广泛应用于数字水印、图像认证和隐蔽通信等领域。
3、现有的可逆数据隐藏技术主要分为基于直方图平移、差值扩展和无损压缩等多种方法。这些方法各有优缺点，但普遍存在嵌入容量有限、嵌入失真不可控等问题。
4、在信息安全领域，同态加密技术的出现为数据隐私保护提供了新的思路。该技术允许在加密数据上进行计算，而无需解密，从而实现数据的“可算不可见”。同态加密能够有效保护数据在处理过程中的隐私，但其计算复杂度高、处理速度慢，限制了其在实际应用中的广泛推广。此外，现有的同态加密方案通常无法与可逆数据隐藏技术有效结合，导致在实现信息嵌入时无法充分利用数据的空间冗余。p>
5、信息多区域折叠技术则是另一种提升数据嵌入效率的有效手段。该技术通过将信息划分为多个簇，并在不同区域内进行嵌入，从而提高了信息的嵌入容量和安全性。然而，现有的多区域折叠方法在实际应用中往往面临着嵌入失真和恢复复杂度高的问题，难以实现高效、无损的信息嵌入与提取。
6、综上所述，在云服务技术不断地发展下，用户对自身的信息处理和管理离不开对云服务的依赖，用户敏感信息容易遭受恶意敌手的攻击而泄露隐私，从而导致用户的权益受到损害，因此针对用户隐私信息的安全保护和高效管理成为挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，通过将嵌入和提取逻辑转移到密态下计算，并折叠加密和压缩嵌入信息的大小，以实现信息的安全性、高效性和可管理性，从而克服现有技术的不足。
2、基于本专利技术的第一个主要方面，提供一种信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，包括以下步骤：
3、s1，预处理阶段：初始化灰度图像数据，提取图像的宽度和高度，选择秘密消息，并将秘密消息转化为二进制，按照每比特位划分为一组，对于灰度图像，选择待嵌入的像素对，并使用djn密码系统分别加密生成加密消息和加密像素对；
4、s2，数据嵌入阶段：对加密消息进行多区域折叠，压缩嵌入大小，存储消息所在区域的索引，并通过编码降低消息对的值大小，实现更小的嵌入失真，将压缩编码后的加密消息嵌入到加密像素对中，生成双载密像素对，重复此操作直至所有信息都被嵌入完成；
5、s3，提取阶段：对双载密像素对执行逆向计算操作，提取出嵌入计算前的数据，解压缩编码，恢复原始的嵌入消息对，使用djn私钥对加密像素对进行解密，恢复出原始图像和秘密消息，直至恢复出所有的二进制秘密消息和完整的载体图像。
6、该方法的核心在于通过一系列步骤确保秘密消息的安全嵌入和提取，同时保持原始图像数据的完整性。在预处理阶段，首先对灰度图像进行初始化，包括提取图像尺寸和将秘密消息转化为二进制形式。然后，选择图像中的像素对，并使用djn密码系统对消息和像素对进行加密，为数据嵌入做好准备。通过预处理、数据压缩和优化嵌入等步骤，实现秘密消息在图像中的安全、高效和无损嵌入与提取。从而提高了数据隐藏的安全性和隐蔽性，同时保证了原始图像数据的完整性和质量，满足了高安全性要求的信息隐藏需求。
7、作为进一步的优选方案，所述的预处理阶段还包括对图像进行预处理，以增强图像的对比度，具体包括以下计算过程：计算图像的直方图；识别直方图中的最大值和最小非零值；通过调整中的像素值分布，使得归零，优化图像对比度。在该方案中，引入了图像预处理技术以增强图像对比度，从而优化后续的数据嵌入过程。通过计算图像的直方图，识别并调整直方图中的最大值和最小非零值，该方法能够有效地改善图像的视觉效果，为秘密消息的嵌入创造更有利的条件。
8、作为进一步的优选方案，所述的数据嵌入阶段还包括对二进制数据进行压缩处理，具体计算过程为：将秘密消息的二进制数据按照比特位进行分组；对每个比特位组进行编码，以减少所需的嵌入空间。通过将秘密消息的二进制数据分组并进行编码，减少了嵌入所需的空间，从而提高了数据隐藏的效率。这种压缩处理不仅减少了嵌入数据对原始图像质量的影响，而且也提高了秘密消息的隐藏容量。
9、作为进一步的优选方案，所述的数据嵌入阶段还包括对嵌入的像素对进行优化选择，具体计算过程为：具体计算过程为：对于每个像素对 ，计算预测误差；选择最小的像素对进行信息嵌入，以最小化嵌入失真。通过计算每个像素对的预测误差并选择误差最小的像素对进行信息嵌入，该方法最小化了嵌入过程中的图像失真。这种优化选择确保了秘密消息的嵌入对图像的视觉质量影响降到最低，同时也提高了嵌入数据的隐蔽性。
10、作为进一步的优选方案，所述的提取阶段还包括对提取出的数据进行验证，具体计算过程为：对提取的数据块应用冗余校验，验证数据的完整性；使用djn私钥对加密像素对进行解密，计算解密后的数据；验证解密后的数据与原始秘密消息的一致性，确保数据的准确性。
11、作为进一步的优选方案，该方法还包括建立一个用户界面，允许用户选择不同的嵌入参数和查看嵌入效果，具体包括以下计算过程：提供一个图形用户界面，用于输入秘密消息和选择图像文件；允许用户设置嵌入参数，包括嵌入容量、图像质量因子和安全性级别；显示嵌入前后的图像对比，以及嵌入过程中的实时预览。
12、作为进一步的优选方案，该方法还包括对嵌入后的图像进行二次加密，具体计算过程为：应用另一种加密算法，对嵌入后的图像进行二次加密，得到二次加密图像；生成二次加密的密钥，并提供二次加密的解密过程。
13、基于本专利技术的第二个主要方面，提供了一种信息安全的可分离无损可逆数据隐藏系统，该系统至少包括如下部件之一或其结合：
14、预处理模块，用于初始化灰度图像数据，提取图像的宽度和高度，选择秘密消息，并将秘密消息转化为二进制；
15、嵌入模块，用于对加密消息进行多区域折叠，压缩嵌入大小，并将压缩编码后的加密消息嵌入到加密像素对中，生成双载密像素对；
16、提取模块，用于对双载密像素对执行逆向计算操作，提取出嵌入计算前的数据，并使用私钥对加密像素对进行解密，恢复出原始图像和秘密消息。
17、基于本专利技术的第三个主要方面，提供了一种计算机可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的预处理阶段还包括对图像进行预处理，以增强图像的对比度，具体包括以下计算过程：计算图像的直方图；识别直方图中的最大值和最小非零值；通过调整中的像素值分布，使得归零，优化图像对比度。
3.根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的数据嵌入阶段还包括对二进制数据进行压缩处理，具体计算过程为：将秘密消息的二进制数据按照比特位进行分组；对每个比特位组进行编码，以减少所需的嵌入空间。
4. 根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的数据嵌入阶段还包括对嵌入的像素对进行优化选择，具体计算过程为：对于每个像素对 ，计算预测误差；选择最小的像素对进行信息嵌入，以最小化嵌入失真。
5. 根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的提取阶段还包括对提取出的数据进行验证，具体计算过程为：对提取的数据块应用冗
6.根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，该方法还包括建立一个用户界面，允许用户选择不同的嵌入参数和查看嵌入效果，具体包括以下计算过程：提供一个图形用户界面，用于输入秘密消息和选择图像文件；允许用户设置嵌入参数，包括嵌入容量、图像质量因子和安全性级别；显示嵌入前后的图像对比，以及嵌入过程中的实时预览。
7.根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，该方法还包括对嵌入后的图像进行二次加密，具体计算过程为：应用另一种加密算法，对嵌入后的图像进行二次加密，得到二次加密图像；生成二次加密的密钥，并提供二次加密的解密过程。
8.一种信息安全的可分离无损可逆数据隐藏系统，实现如权利要求1至7中任一项所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，至少包括如下部件之一或其结合：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述指令用于实现权利要求1所述的可分离无损可逆数据隐藏方法，包括：预处理阶段的初始化指令；数据嵌入阶段的加密和折叠指令；提取阶段的逆向计算和解密指令。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，用于执行计算机可执行指令；存储器，用于存储数据和程序；输入模块，用于接收用户输入的秘密消息和图像数据；输出模块，用于显示嵌入前后的图像和提取结果；
...【技术特征摘要】
1.一种信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的预处理阶段还包括对图像进行预处理，以增强图像的对比度，具体包括以下计算过程：计算图像的直方图；识别直方图中的最大值和最小非零值；通过调整中的像素值分布，使得归零，优化图像对比度。
3.根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的数据嵌入阶段还包括对二进制数据进行压缩处理，具体计算过程为：将秘密消息的二进制数据按照比特位进行分组；对每个比特位组进行编码，以减少所需的嵌入空间。
4. 根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的数据嵌入阶段还包括对嵌入的像素对进行优化选择，具体计算过程为：对于每个像素对 ，计算预测误差；选择最小的像素对进行信息嵌入，以最小化嵌入失真。
5. 根据权利要求1所述的信息安全的可分离无损可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述的提取阶段还包括对提取出的数据进行验证，具体计算过程为：对提取的数据块应用冗余校验，验证数据的完整性；使用djn私钥对加密像素对进行解密，计算解密后的数据；验证解密后的数据 与原始秘密消息的一致性，确保数据的准确性。
6.根据权利要求1所述的信...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉玲，罗运，欧阳智，谭伟杰，杨秀璋，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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