秘密图像分割保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种秘密图像分割保护方法。
【背景技术】
[0002] 便携式照相设备的普及给我们的生活带来了极大的便利，特别是当这些照相设备 与通信设备的结合，比如智能手机，使我们可以随时随地拍照记录重要场景并分享到社交 网络。但是一些图像的分享可能会给我们的生活带来很大的麻烦，比如医疗图像，工程设计 图纸，甚至是军事卫星图像，它们有的涉及个人隐私、商业机密、甚至是国家安全，一旦泄露 后果不堪设想。目前的图像加密方法可以解决这一问题，但它们大都操作复杂，而且用户需 要记住下对应的解密密钥。随着用户保密文件增多，用户需要记住的密钥也就随之增加，换 句话说，为了保证秘密文件的安全，用户还需要一个好的密钥管理方法。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种不需要加密的图片保护方法。当一张图片因为含有秘密需要保 护，为了避免存放在某一个地方造成泄漏(遗失或被窃），图片拥有者可以将原图片彻底销 毁，销毁之前将其分成3份影子图片，单独从每份影子图片中都无法看到原图片内容，需要 恢复原图片时，只需要其中的任意两份影子图片就可以无失真地恢复出原图片。本发明可 以很好的保护个人的图片隐私或其它方面的图像秘密，即使不慎丢失秘密图像的影子图 片，也不会丢失任何信息，起到很好的保密作用。
[0004] 本发明的技术方案包括矩阵分解部分、影子图像生成部分以及秘密图像合成部 分。
[0005] -.矩阵分解部分：
[0006] 从数字图片上来说，图片的本质就是一个矩阵。
[0007] 第一步:首先选择一张秘密图像S，定义这个秘密图像S的灰度级图像矩阵为SmXn， 把它的灰度值Shk分成两个等量的灰度值ahk和bhk，即Shk = ahk | | bhk;其中：Shk占8bits，ahk和 bhk分别都占 4bits;ahkbhkE [0，15];l<h<m，l<k < n，m和η 是自然数。
[0008] 第二步：构建Α和Β两个矩阵，它们的维度和SmXn的维度相同，ahk和bhk分别是矩阵A 和矩阵B的元素。
[0009] 二.影子图像生成部分：
[0010] 第一步：为了实现秘密图像的无失真恢复，根据图像像素值的特点（像素值在0-255之间），随机生成一个素数p，而p的最大值不能超过255。此外根据在伽罗华域中的拉格 朗日插值算法，系数a hk、bhk和使用者选择的参数Xl不能比所选择的随机素数p大。对于秘密 图像S的像素值，构造一个公共的函数fhk(x)=ahk+bhkx modp;其中：16 < p < 255，p 2 ahk，p > bhk 〇
[0011] 第二步：从函数fhk(X)中获取三个不同像素值影子图像Si、S#PS3，Si = {fhk()}， S2= {fhk(x2)} ,S3= {fhk(x3)} ；Xl,X2,X3^GF(p) 〇
[0012] 第三步:把原来的秘密图像销毁掉，并且把从秘密图像分离出来的三个影子图像 分别保存在电脑上、手机上或者云端。
[0013] 三.秘密图像合成部分：
[0014] 使用者要想恢复出原始的秘密图像，必须要在之前分解出的三个影子图像中随机 选两个出来。
[0015] 第一步:从保存的影子图像中任意选出两张影子图像51和&;1，」6{1，2,3}。
[0016] 第二步:构建恢复函数：
[0019] 第三步：：用a'吐和!/ hk进行合成操作，得到s' hFY hk | 11/ hk，在S '中保存每个像素 f hk，最后这个新的秘密图像S '就被生成出来。
[0017]
[0018]
【具体实施方式】
[0020] 下面通过一个具体的实施例来描述本发明以及获得的效果。
[0021] 一 ·矩阵分解：
[0022] 对于一个4X4的秘密图像矩阵S，我们把它用二进制的形式表示出来：
[0023]
[0024] 接下来把灰度值Shk分成两个相等的灰度值ahk和bhk，即Shk = ahk| |bhk，最后我们成 功的把矩阵A和矩阵B从秘密图像矩阵S中分离出来：
[0025]
[0026]
[0027]二·影子图像生成：
[0028]构造公共函数：
[0029] fn(x) = 13modl7 ；
[0030] fi2(x) = 10+x modl7;
[0031] fi3(x) = 15+5x modl7;
[0032] .
[0033] .
[0034] .
[0035] fhk(x) =ahk+bhkx modl7 ；
[0036] ·
[0037] .
[0038] .
[0039] f44(x) = 2+4x modl7;
[0040] 1 < h < 4; 1 < k < 4;ahkeA;bhkEB〇
[0041] 接下来计算并生成影子图像：
[0042]
[0043]
[0044]
[0045] 三.秘密图像合成：
[0046] 选择两个影子图像&和&，并且对它们进行合成操作：
[0047]
[0048]
[0049] a/n = 16X13+2X13modl7 = 13modl7；
[0050] a712 = 16 X 12+2 X 1 lmodl7 = 10modl7 ；
[0051] ·
[0052] .
[0053] .
[0054] a7 hk= 16 X fhk(2)+2 X fhk( 1 )modl7 ；
[0055] .
[0056] ·
[0057] .
[0058] a7 44= 16 X 10+2 X 6modl7 = 2modl7 ；
[0059] b7 n = 16 X 13+13modl7 = 0modl7 ；
[0060] b712 = 16 X ll+12modl7 = lmodl7 ；
[0061] ·
[0062] .
[0063] .
[0064] b7 hk= 16 X fhk( 1 )+fhk(2)modl7 ；
[0065] .
[0066] ·
[0067] .
[0068] b7 44= 16 X 6+10modl7 = 4modl7 ；
[0069] fhk(l)eSi；fhk(2)eS2；BP：
[0070]
[0071]
[0072] 最后，秘密图像被生成：
[0073]
【主权项】
1. 一种秘密图像分割保护方法，所述方法包括图像矩阵分解步骤和影子图像生成步 骤;所述图像矩阵分解步骤包括： (1) 定义秘密图像S的灰度级图像矩阵为SmXn，灰度值为Shk，并把Shk分成两个等量的灰 度值ahk和bhk，即shk = ahk | | bhk;其中：shk占8bits，ahk和bhk分别都占4bits ;ahkbhkG [〇 · 15]; 1 <h<m，l <k<n，m和η是自然数； (2) 构建Α和Β两个矩阵，它们的维度和SmXn的维度相同，ahk和bhk分别是矩阵Α和矩阵Β的 元素； 所述影子图像生成步骤包括： (1) 根据图像像素值的特点随机生成一个素数P，构造一个公共的函数fhk(x)=ahk+b hkx mod p;其中：16<p< 255，p>ahk，p>bhk; (2) 从函数fhk(x)中获取三个不同像素值影子图像S1、SdPS3，S1={fhk(x 1)}，S2={fhk (X2)} ,S3= {fhk(x3)} ；Xl,X2,X3^GF(p); (3) 销毁原来的秘密图像，并且把从秘密图像分离出来的三张影子图像S^SdPSs分别 保存在不同的存储端。2. 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括图像合成步骤，所述图像合成步骤包 括： (1) 从保存的影子图像中任意选出两张影子图像31和&;1，_]_6{1，2,3}; (2) 构建恢复函数： V· X ) + ―^./；.,： (-V；) mod P ； Xj - Xi Xj -xf 1 i b[丨、=-~-.//,? (-v；) +-(A·,.) mod /); w Xj-Xi ' (3) 用a' hdPb' hk进行合成操作，得到Y hk = a' hk I I V hk;在S'中保存每个像素S' hk，生成 新的秘密图像S'。
【专利摘要】本发明公开了一种秘密图像分割保护方法。当一张图片因为含有秘密需要保护，为了避免存放在某一个地方造成泄漏(遗失或被窃)，图片拥有者可以将原图片彻底销毁，销毁之前将其分成3份影子图片，单独从每份影子图片中都无法看到原图片内容，需要恢复原图片时，只需要其中的任意两份影子图片就可以无失真地恢复出原图片。本发明可以很好的保护个人的图片隐私或其它方面的图像秘密，即使不慎丢失秘密图像的影子图片，也不会丢失任何信息，起到很好的保密作用。
【IPC分类】G06F21/60, G06F21/10
【公开号】CN105468985
【申请号】CN201510864202
【发明人】刘忆宁, 赵曦, 钟婍
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月1日