一种扩展可视加密和解密方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种扩展可视加密方法、以及一种扩展可视解密方法。
【背景技术】
[0002] 可视加密是一种解码过程高效且不需要任何计算的秘密分享方法，它将一幅秘密 图像分成n份传输，只有获得其中的至少k份，将其叠加才能恢复秘密图像的内容。然而， 一般可视加密方法产生的分存图像表现为无意义的噪声，在传输过程中可能会引起潜在攻 击者的注意，激起攻击者截获或破解的兴趣。此外，分存图像在传输过程中可能会被攻击者 截获，攻击者可能会对截获的分存图像实施替换攻击，例如攻击者截获分存图像1，它可根 据自己的伪造秘密图像和分存图像1构造一个伪造的分存图像2,将分存图像1和伪造的分 存图像2叠加，恢复的是伪造的秘密图像。另外一个问题是分存图像的像素扩展问题，如果 分存图像相对于掩盖图像有像素扩展，则增加了传输和存储的要求，并降低了编码速度。
[0003]综上所述，现有的可视加密方法存在如下缺陷：（1)产生的分存图像无意义；（2) 产生的分存图像相对于掩盖图像有像素扩展；（3)解码秘密信息时需要计算机参与；(4)没 有篡改认证功能；（5)恢复的秘密信息或者水印上有来自载体图像的干扰。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种扩展可视加密方法，使 用该方法产生的分存图像有意义，尺寸没有扩展，不容易引起攻击者注意、传输和存储效率 商。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种扩展可视加密方法，包括如下步骤：
[0007] sll、输入两幅掩盖图像、一幅秘密图像和一幅水印图像，使用秘密图像嵌入和水 印嵌入器获得两幅分存图像，即第一分存图像和第二分存图像；
[0008] 将分存图像、掩盖图像都分割为QXQ大小的块，每次处理一块；采用随机分割方 法将每块中的像素分为三类：秘密图像像素SIP、辅助黑色像素ABP和普通像素0P;
[0009] sl2、同时将水印图像和秘密图像像素编码到两幅分存图像上；将两幅分存图像根 据平移参数d分割为四个区域，图像的尺寸为MeXN。：
[0010]
【主权项】
1. 一种扩展可视加密方法，其特征在于，包括如下步骤： Sll、输入两幅掩盖图像、一幅秘密图像和一幅水印图像，使用秘密图像嵌入和水印嵌 入器获得两幅分存图像，即第一分存图像和第二分存图像； 将分存图像、掩盖图像都分割为QXQ大小的块，每次处理一块；采用随机分割方法将 每块中的像素分为三类：秘密图像像素SIP、辅助黑色像素ABP和普通像素0P; sl2、同时将水印图像和秘密图像像素编码到两幅分存图像上；将两幅分存图像根据平 移参数d分割为四个区域，图像的尺寸为MeXN。：
在这些区域中的秘密图像像素SIP位置上同时嵌入秘密图像和水印图像；sl3、将掩盖图像的特征编码到分存图像中；对普通像素使用基于误差扩散的半色调方 法变换为二值图像，但是限制误差不扩散到秘密图像像素SIP和辅助黑色像素ABP上；对于 秘密图像像素SIP和辅助黑色像素ABP，误差扩散过程中不改变他们的值。
2. 根据权利要求1所述的扩展可视加密方法，其特征在于，所述步骤sll，进一步包 括： sill、设Y表示每个图像块中秘密图像像素SIP的数量，0表示辅助黑色像素ABP的 数量，首先随机生成一个从整数1到的Q2随机置换P，取P前Y个数作为SIP的位置，中间 3个数作为第一分存图像的ABP的位置，最后0个数作为第二分存图像的ABP的位置； sll2、将上述一维数按列转换成二维下标，则获得SIP和ABP在两幅分存图像的图像块 中的位置。
3. 根据权利要求2所述的扩展可视加密方法，其特征在于，所述步骤sl2,进一步包 括： sl21、定义如下指示矩阵，用以指示像素是否是SIP，或者是否是ABP;
其中，5表示所有SIP的集合，A表示第一分存图像上所有ABP的集合，為表示第二分 存图像上所有ABP的集合； sl22、复制SIP和ABP的位置； 首先将第二分存图像区域％内的SIP位置拷贝到第一分存图像区域4的SIP位置， 即： s(i，j) -s(i，j-d+1)，d彡j彡Nc. 然后，在每幅分存图像上，将区域&的ABP复制到区域尽上，即：a2 (i，j) -a2 (i，j-d+1)，d彡j彡Nc; a1 (i,j) ^aj(i,j-d+1),d^j^Nc. sl23、确定所用的可视加密基本矩阵； 设所用的可视加密基本矩阵是MjPMi，每个矩阵的维数是2XY ;如果需要编码的秘 密像素或者水印像素是1，则将经过列置换后的A的两行分别填入两个分享图像的SIP位 置；否则，将经过列置换后的凡的两行分别填入两个分享图像的SIP位置，用IIM来表示对 矩阵M的随机列置换； sl24、在两幅分存图像的A区域，以秘密图像的像素来决定SIP处的值；用k，1表示图 像块的下标，也是秘密图像像素的下标； 如果Sk，1是〇,则将的两行分别填入两个分存图像的SIP位置，否则将IIM:的 两行分别填入两个分存图像的SIP位置； sl25、确定第二分存图像区域弋处的SIP值，该处的SIP值由水印图像W和第一分存 图像区域A处的SIP值所决定，S卩如果水印比特wk，1是0,则将区域A处像素的补填入到 区域巧处，否则，直接将区域A处像素值拷贝到区域尽处； 其中，像素的补，具体是指黑像素的补是白像素，白像素的补是黑像素； sl26、确定第一分存图像区域^处的SIP值，此区域的SIP值由第二分存图像区域^ 处值以及秘密图像像素决定，即如果秘密图像像素sk，1是0,则将第二分存图像区域巧 的SIP值的补填入到第一分存图像区域乂的对应位置，否则，则将第二分存图像区域巧的 SIP值复制到第一分存图像上区域乂的对应位置。
4. 根据权利要求3所述的扩展可视加密方法，其特征在于，所述步骤sl3,进一步包 括： S131、首先如下构造指示函数匕(1，j)，q= 1，2,用来指示位置（i，j)处的像素是否为 普通像素，即：
sl32、修改扩散系数；若修改前位置（i，j)处的扩散系数是hu(k，l)，那么修改后的扩 散系数是：hi;」(k，1) 一hi;」(k，1) ?Fq (k，1) sl33、受限量化；使用如下量化方法量化像素值：
其中，表示使用一个阈值为127的两级量化器量化X。
5. -种扩展可视解密方法，其特征在于，针对如权利要求1所述的扩展可视加密方法， 其包括如下步骤： s21、将第一幅分存图像相对于第二幅分存图像平移d后叠加，如果能恢复出水印图 像，则通过篡改认证，否则判定其中一幅图像受到了篡改； s22、若通过步骤s21的认证，则将两幅分存图像对齐后叠加，可恢复出秘密图像。
【专利摘要】本发明公开了一种扩展可视加密和解密方法。在扩展可视加密过程中，首先将掩盖图像分块，将每块中的像素随机分为三类：秘密信息像素、辅助黑色像素和普通像素；然后在秘密信息位置上填入(2,2)可视密码基本矩阵的行，将分存图像分为四个区域，依次嵌入秘密图像和水印图像；最后使用受限误差扩散编入掩盖图像的特征。在扩展可视解密过程中，首先将两幅分存图像错位叠加恢复水印；再将两幅图像对齐叠加恢复秘密图像。本发明方法同时具有(1)分存图像有意义，(2)尺寸不扩展，(3)解码不需计算机，(4)篡改认证功能，(5)恢复的秘密图像和水印无掩盖图像的干扰等优点。
【IPC分类】G06T1-00
【公开号】CN104574262
【申请号】CN201510021366
【发明人】颜斌, 宋凌云, 杨红梅, 王亚菲, 郝建军, 白培瑞, 郭银景, 张仁彦, 王恒, 刘得源
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月16日