素所对应的嵌入数据Y中的元素，并将所确定的元素在4X4小块中映射出坐标值，作为伪装图像的元素。
[0052]步骤7，将嵌入数据Y嵌入到载体图像C中，得到η幅伪装图像G0。
[0053]7a)依次将t幅伪装图像G0的每两个元素分为一组；将每组的第一个元素作为像素映射矩阵T的水平座标k，将第二个元素作为像素映射矩阵T的垂直座标1，得到像素映射矩阵中的元素Hiatiu恢复出嵌入数据Y ；
[0054]7b)将嵌入数据Y作为拉格朗日插值多项式F(X)的值，将公开身份P作为拉格朗日插值多项式中的变量X，恢复出共享秘密数据E和信息数据Q ；
[0055]7c)将共享秘密数据E的前u个字节恢复成压缩后的数据R，将共享秘密数据E的后6个字节恢复成霍夫曼码流H的字节数Ien ;
[0056]7d)根据霍夫曼码流H的字节数Ien的值，将压缩后的数据R转换为二进制，恢复出霍夫曼码流H;
[0057]7e)将霍夫曼码流H进行反编码，恢复出差分矩阵B ;
[0058]7f)根据秘密图像S的长Ms和宽N s，将差分矩阵B进行排列，恢复出差分图像D ;
[0059]7g)将差分图像D进行反差分编码，恢复出秘密图像S ;
[0060]7h)根据像素映射矩阵T，将信息数据Q作为像素映射矩阵T中的元素matk，P得到的坐标值作为载体图像C的元素，恢复出载体图像C。
[0061]名词解释
[0062]S:秘密图像；
[0063]R:压缩后的数据；
[0064]E:共享秘密数据；
[0065]T:像素映射矩阵；
[0066]matk，1:像素映射矩阵中的元素，mat k；1e {0，1，...，15}；
[0067]k:像素映射矩阵水平轴的下标；
[0068]1:像素映射矩阵垂直轴的下标G2;
[0069]C:载体图像；
[0070]Q:信息数据；
[0071]Y:嵌入数据；
[0072]G0:伪装图像；
[0073]Θ:伪装图像的序号，Θ e {1,2,...,η}；
[0074]η:参与共享的人数；
[0075]t:门限值，即无失真恢复秘密图像S时所需的最少伪装图像个数，t e {1，2，...，n};
[0076]D:差分图像；
[0077]B:差分矩阵；
[0078]H:霍夫曼码流；
[0079]rb:压缩后的数据R中的元素，rbe {0，1，…，15}；
[0080]r0, T1,…，IV1:压缩后的数据R中的具体元素；
[0081]u:压缩后的数据R中元素rb的个数；
[0082]b:压缩后的数据R中元素rb的下标，b = 0，1，...，u_l ；len:霍夫曼码流H的字节数；
[0083]mod:模运算；
[0084]W:载体矢量；
[0085]B1, a2...at_1:拉格朗日插值多项式中的系数；
[0086]d:拉格朗日插值多项式中的常数项；
[0087]X:拉格朗日插值多项式中的变量；
[0088]F(X):拉格朗日插值多项式的表不；
[0089]P:公共身份；
[0090]Ms:秘密图像S的长；
[0091]Ns:秘密图像S的宽。
【主权项】
1.一种基于像素映射矩阵嵌入的秘密图像共享方法，包括如下步骤: (1)对秘密图像S进行压缩，得到压缩后的数据R，并生成用于共享秘密数据E; (2)设计一个新的像素映射矩阵:T= {matk, J， 其中mattl表示像素映射矩阵中的元素，mat k；1e {O，1，...，15}，k表示像素映射矩阵水平轴的下标，I表示像素映射矩阵垂直轴的下标； matk；x = (l+(4Xk))mod2 4k = O, I,..., 255, I = Ο, I,..., 255 ； (3)根据像素映射矩阵T，将载体图像C转换成信息数据Q; (4)将共享秘密数据E和信息数据Q带入拉格朗日插值公式，得到嵌入数据Y; (5)将嵌入数据Y嵌入到载体图像C中，得到η幅伪装图像G0，Θ表示伪装图像的序号，Θ e {1，2，...，η}，η表示参与共享的人数； (6)使用η幅伪装图像G0中的任意t幅，恢复出秘密图像S和载体图像C，t表示门限值，即无失真恢复秘密图像S时所需的最少伪装图像个数，t e {1，2，...，η}。
2.根据权利要求1所述的基于像素映射矩阵嵌入的秘密图像共享方法，其中所述步骤(I)所述的对秘密图像S进行压缩，按如下步骤进行: Ia)对秘密图像S进行差分编码，得到差分图像D ; Ib)将差分图像的元素逐行进行排列，得到差分矩阵B:1c)对差分矩阵B进行霍夫曼编码，得到霍夫曼码流H，Ien是霍夫曼码流H的字节数； Id)记录差分矩阵B中每个元素的统计概率； Ie)对霍夫曼码流H进行数据转换，每四个字节分为一组，分别转换为十六进制，得到压缩后的数据R，R= {rb|b = 0，l，...，u-l}，rb是压缩后的数据R中的元素，rbe {0,1,..., 15}，u是压缩后的数据R中元素r ^勺个数，b是压缩后的数据R中元素r b的下标。
3.根据权利要求1所述的基于像素映射矩阵嵌入的秘密图像共享方法，其中所述步骤(I)生成共享秘密数据E，按如下步骤进行: If)将压缩后的数据R作为共享秘密数据E前u个字节，u为压缩后的数据R中元素rb的个数； Ig)将霍夫曼码流H的字节数Ien的值作为共享秘密数据E的最后六个字节； Ih)将O作为共享秘密数据E剩余的(t-l-(u+6)mod(t-l))个值，其中mod表示模运算; Ii)根据步骤If)，Ig)和Ih)，得到共享秘密数据为E: E = {r0, T1,..., T^1, O, O,..., O, len/165, (len modl65) /164, (len modl64) /163, (lenmodl63) /162, (len modl62) /16, (len modl6)}，其中: I^r1, ???,!■11_1是压缩后的数据 R 中的具体元素，0,0，...，()是(t-l-(u+6)mod(t-l))个O,len/165, (len modl65) /164, (len modl64) /163, (len modl63) /162, (len modl62) /16, (lenmodl6)表示霍夫曼码流H的字节数len。
4.根据权利要求1所述的基于像素映射矩阵嵌入的秘密图像方法，其中步骤(3)所述的将载体图像C转换成信息数据Q，按如下步骤进行: 3a)将载体图像的元素逐行进行排列，得到载体矢量W ； 3b)将载体矢量W中每两个元素分为一组； 3c)依次将每组中的第一个元素设为像素映射矩阵水平轴的下标k，将每组中的第二个元素设为像素映射矩阵垂直轴的下标1，在像素映射矩阵中映射出的元素mattl即为信息数据Q中的元素。
5.根据权利要求1所述的基于像素映射矩阵嵌入的秘密图像方法，其中所述步骤(4)中嵌入数据Y，按如下步骤获得: 4a)给出拉格朗日插值多项式: F (X) = d+a1x+a2x2+...+at_1xt_1mod24 其中，a” a2,…，at_i是拉格朗日插值多项式中的系数，d是拉格朗日插值多项式中的常数项，X是拉格朗日插值多项式中的变量，F(X)是拉格朗日插值多项式的表示； 4b)将共享秘密数据E中的元素作为拉格朗日插值多项式中的系数a” a2,…，at_i，将信息数据Q中的元素作为拉格朗日插值多项式中的常数项d，将公共身份P分别作为拉格朗日插值多项式中的变量X，得到嵌入数据Y，每一个参与者都持有一个公开身份。
6.根据权利要求1所述的基于像素映射矩阵嵌入的秘密图像方法，其中步骤(5)所述的将嵌入数据Y嵌入到载体图像C中，得到η幅伪装图像G0，按如下步骤进行: 5a)将信息数据Q中每一个元素在像素映射矩阵T中确定一个唯一的4X4小块，每个小块包括16个不同的数据； 5b)确定出信息数据Q中每一个元素所对应的嵌入数据Y中的元素，并将所确定的元素在4X4小块中映射出坐标值，作为伪装图像的元素。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(6)所述的用η幅伪装图像G0中的任意t幅，恢复出秘密图像S和载体图像C，按如下步骤进行: 6a)依次将t幅伪装图像G0的每两个元素分为一组；将每组的第一个元素作为像素映射矩阵T的水平座标k，将第二个元素作为像素映射矩阵T的垂直座标I，得到像素映射矩阵中的元素matk^_复出嵌入数据Y ； 6b)将嵌入数据Y作为拉格朗日插值多项式F(X)的值，将公开身份P作为拉格朗日插值多项式中的变量X，恢复出共享秘密数据E和信息数据Q ； 6c)将共享秘密数据E的前u个字节恢复成压缩后的数据R，将共享秘密数据E的后6个字节恢复成霍夫曼码流H的字节数Ien ; 6d)根据霍夫曼码流H的字节数Ien的值，将压缩后的数据R转换为二进制，恢复出霍夫曼码流H ； 6e)将霍夫曼码流H进行反编码，恢复出差分矩阵B ; 6f)根据秘密图像S的长Ms和宽Ns，将差分矩阵B进行排列，恢复出差分图像D ; 6g)将差分图像D进行反差分编码，恢复出秘密图像S ; 6h)根据像素映射矩阵T，将信息数据Q作为像素映射矩阵T中的元素matk，P得到的坐标值作为载体图像C的元素，恢复出载体图像C。
【专利摘要】本发明公开了一种基于像素映射矩阵嵌入的秘密图像共享方法。主要解决现有嵌入方法能力低，且存在像素越界的问题。其技术方案是：在共享之前，采用差分编码，霍夫曼编码和数据转换对秘密图像进行压缩，得到共享秘密数据，以提高秘密图像载体的嵌入能力；再设计一个新的像素映射矩阵，以确保载体图像的全部像素，隐藏秘密图像的信息，进一步的提高嵌入能力；接着，在嵌入阶段，将共享秘密数据通过上述像素映射矩阵嵌入到载体图像中，得到伪装图像，以防止像素越界；最后，通过伪装图像恢复出秘密图像和载体图像。本发明提高了秘密图像共享过程中，图像的传输速度，保证了带宽受限情况下的实时传输，可用于网络安全领域。
【IPC分类】G06T1-00
【公开号】CN104751400
【申请号】CN201510144966
【发明人】庞辽军, 王琼
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月30日