载体的种类无 关，受加密前载体数据限制较小，当嵌入信息为B进制数时，Ibit明文在密文域最大可负载 log抓it隐藏信息。由安全性分析中实验结果可知，本算法在k>9实现化it明文在密文域负 载巧化bit隐藏信息时，都能够有效保证隐写后密文的可逆解密与嵌入信息的有效提取。对 嵌入容量有了较大的提升。
[0123] 最后通过实验效果再进一步的进行验证本发明的优越性。
[0124] 其中参数设置:如图4a为测试图像Lena,取k=ll，B = 4,一次加密2iibit数据，嵌入 2i3bit信息。将图像分为大小16 XlSByte的块;加密并在Lena图像的第一块2iibit数据中嵌 入如图4b到4h:将该块按位平面分离为二值序列作为明文，用大小64X32bit的二值图像表 示如图4b;将明文随机置乱如图4c;随机选取4进制数据作为隐藏信息如图4d;加密后的数 据如图4e;对加密后数据进行嵌入如图4f;提取隐藏信息如图4g，解密结果如图4h;由解密 结果恢复得到载体测试图像如图4i。
[0125] 由实验结果可见:本发明对数据的加密效果较强，且嵌入的过程对密文分布特征 的不产生改变，解密与提取过程之间没有依赖关系，因此其先后顺序对结果没有影响，实现 了两过程的可分离，且由解密结果恢复得到的图像与原始测验图像完全一致，有效保证了 原始载体恢复的可逆性。
【主权项】
1. 一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括如下步骤， 步骤一，参数设置与数据预处理； 1.1构造多项式环馬</(x) >，其生成的多项式为f (X) = χη+ι;其中，q>2n2，n =2k，k为选取的一个安全参数且k > 1，k为自然数； 1.2将明文消息通过随机序列ral e {〇，1}进行随机置乱，将B进制数的隐藏信息通过随 机序列ra2 e {〇，1}进行随机置乱，其中，B为2的整数幂； 步骤二，加密与信息嵌入； 2.1根据随机选取的一个环多项式向量，与随机序列rale {〇，1}和随机序列ra2e{〇， 1}分别得到私钥中的解密密钥和隐写密钥； 2.2根据随机选取的另一个环多项式向量，与在多项式环上生成的系数符合离散高斯 分布的环多项式，以及私钥生成得到公钥； 2.3根据选取随机分布的多项式，以及在多项式环上生成的系数符合离散高斯分布的 环多项式和环多项式向量，使用公钥对置乱后的明文消息进行加密，得到加密密文； 2.4将整个多项式环依次均匀的划分为Ι、Π 、ΙΠ 和IV区域，各区域平均量化为B个子区 域;子区域的编号依次为〇，1，2, ...，B-1;根据由加密密文和私钥得到的原始量化多项式； 通过修改加密密文完成信息嵌入； 具体的，在同一个区域内，修改量化多项式中的系数，由其本身对应的子区域改变到编 号为隐藏信息数值的子区域，得到修改后的系数，完成加密密文的修改； 步骤三，解密与信息提取； 根据由嵌入信息后的密文和私钥得到的嵌入后量化多项式，根据嵌入后量化多项式系 数的在多项式环上取值所在的不同区域;其中区域I和iv对应明文为〇,区域π和m对应明 文为1，确定得到随机置乱后的明文，完成解密； 根据由嵌入信息后的密文和私钥得到的嵌入后量化多项式，根据嵌入后量化多项式系 数的在多项式环上取值所在的不同子区域;根据子区域的编号对应隐藏信息数值，确定得 到随机置乱后的隐藏信息，完成信息提取。2. 根据权利要求1所述的一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤一 中，明文消息记为口1￡{0，1}，隐藏信息记为!^6{0，1};将 1)1与随机序列^16{0，1}异或生 成用于加密的序列，并编码为环多项式m,并且环多项式m=m〇+mix+. ..其系数nue {0，1} ;me与随机序列ra2 e {〇，1}异或生成用于嵌入的序列，并编码成系数为B进制数的用 于嵌入的环多项式sm = sm〇+smix+· · .+smn-ιχη-、其系数smiE {〇, 1，2, · · ·，B_1} 〇3. 根据权利要求1所述的一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤二 中，解密密钥为，隐写密钥为j，ra2);其中，§为随机选取的一个环多项式向量， 5 e丑丨，其中，和表示d维的环多项式向量空间，向量友的维数为d，其每个分量是一个仏上 的环多项式。4. 根据权利要求3所述的一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤二 中，公钥为(2，jR = 2?5 + e>，其中，2为随机选取的另一个环多项式向量，e为公钥生成噪 声，eeRq，e中各系数服从X分布，所有噪声的分布统一记为2" = ，噪声分布的标准差 :〇l = 〇(▲ log η / 7? 其中?「识：」mod ?/ 丨 /V(0, 〇〇}，「qx」表不对qx取整。5. 根据权利要求4所述的一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤二 中，密文为(《.= 3oj + %，c.=:Paj+.q +m|_^2:」）其中，d=〇(l〇g q)为环上多项式向量维数， xeRq为选取随机分布的多项式，ei加密噪声多项式，ζ为加密噪声多项式向量，eieR q， (? e. ，、ejP 的系数服从X分布。6. 根据权利要求5所述的一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤二 中，?目息嵌入后的密文为CS)，CS = CSQ + CS1X+. . .+CSn- ixn i，其中， cs； =c!：+//·1), · -J- (/ = 0.1,2.,^^-1). %.h = c-u?s ,h = h〇+hix+. . . +hn-ixn_1 ；bt = (β〇,βι, H· Li β2,...e {-1,1}用于确定嵌入过程中密文改变的正负； 当 h,. e (0, / 4」)U (|_《/ 2」，匕3《/ 4」)时，β? = 1; 当 Ve (L.g / 4」，[_ g / 2」)U ([_3《/ 4」.，f).时，= -1; b=(bo，bi，b2, . . .，bn-i)，bi的绝对值表示密文多项式中对应系数的改变量，定义函数： L：i = /-.(x)./e jO.l.....β -U，.veZ(/，表示 Z?中元素 x 位于子区域 i;Ιη = 8Πη-ΙΧ1η)，bie{-B+l，-B+2, ···，0，···，B-1}表示密文多项式中对应系数改变量。7. 根据权利要求6所述的一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤三中 解密时， 解密密钥为得到嵌入信息后的密文为$，CS>，得到嵌入后量化多项式 = = /? '+矣'χ + ... + D·h为嵌入后量化多项式，hi '为嵌入后量化多项式的 系数； 如果丄/4」)时，表示嵌入后量化多项式的系数所在的取值区间在区域Π 和m，贝lj设解密得到的环多项式为m' =m〇'+mi'x+· · .+mn-ι'χΜ，其系数mi' e {〇, 1}，对应解 密得到nu'为1;否则nu'为0; 然后将m'与ral异或得到明文pi。8. 根据权利要求6所述的一种密文域多比特可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤三中 ig息提取时， 隐写密钥为^,ra2：)，嵌入信息后的密文为G,CS；),得到嵌入后量化多项式 纪=cs-S ? 5 = A。，+ +... + L，产1，h'为嵌入后量化多项式;根据函数L提取的秘密信息 多项式sm' eRB，其各项系数为smi'，smi' =L(hi'）； 将B进制数序列（smo'，smi'，. . .，smn-i'）编码为二进制序列，并与ra2异或得到隐藏信息 me〇
【专利摘要】本发明提供一种能够满足可分离隐写的前提下，有效保证数据大容量嵌入、载体数据可逆恢复和嵌入信息不可检测性的密文域多比特可逆信息隐藏方法。其包括如下步骤，步骤一，参数设置与数据预处理；步骤二，加密与信息嵌入；步骤三，解密与信息提取。本发明通过对基于R-LWE公钥密码算法的密文数据的再编码，用户可以在密文域操作的基础上，嵌入多进制信息，实现数据加密。嵌入信息后，用户使用隐写密钥可以有效提取隐藏信息，使用解密密钥可以无差错恢复出加密前数据，与现有密文域隐写算法相比，该算法可以实现嵌入后密文的无差错解密与隐藏信息的有效提取，并且解密与提取过程可分离。
【IPC分类】G06T1/00, H04L9/08
【公开号】CN105634732
【申请号】CN201610041248
【发明人】张敏情, 柯彦, 苏婷婷, 段俊逸
【申请人】中国人民武装警察部队工程大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月21日