一种信息伪装和恢复的方法、设备及存储介质与流程

本发明属于图像信息安全和数字图像信号处理交叉领域，涉及一种信息伪装和恢复的方法、设备及存储介质。

背景技术：

随着互联网的发展，越来越多的信息通过网络传输，在给人们带来极大便利的同时，也存在一定安全隐患。为保护传输中秘密信息的安全，人们提出用图像来隐藏秘密信息，例如，针对密写的文献：毛炳华，2019(毛炳华，王子驰，张新鹏.基于dct域相关性的非对称jpeg隐写[j].计算机科学，2019，46(01)：203-207.)；gandharbas，2016(gandharbas.adaptivepixelvaluedifferencingsteganographyusingbothverticalandhorizontal[j].multimediatoolsandapplications，2016，75(21)：13541-13556.)；yangty，2017(yangty，chenhs.matrixembeddinginsteganographywithbinaryreed-mullercodes[j].ietimageprocessing，2017，11(7)：522-529.)和张洋，2018(张洋，邵利平，任平安.免基向量emd(n，m)模型及其在图像密写上的应用[j].计算机辅助设计与图形学学报，2018，30(8)：1490-1504.)；针对分存的文献：欧阳显斌，2017(欧阳显斌，邵利平，乐志芳.非等量备份和双认证自修复有限域图像分存[j].软件学报，2017，12(28)：3306-3346.)和黄燕燕，2018(黄燕燕，邵利平.结合emd-c^l嵌入的多载体密图分存方法[j].中国图象图形学报，2018，23(8)：1108-1130.)上。但这些方法的本质都是传统修改式嵌入的信息隐藏方法，需修改载体图像，会对嵌密载体视觉质量造成较大影响，容易引起攻击者的怀疑。

为避免这类问题，人们提出了纹理生成式无载体信息隐藏，它主要包括纹理构造式信息隐藏和纹理拼接式信息隐藏。其中纹理构造式信息隐藏是通过模拟纹理生成的方式来产生一些类自然纹理，例如：qianzx，2018(qianzx，panl，lis，zhangxp.steganographybyconstructingmarblingtexture[c]//第//2018chinainformationhidingworkshop(cihw2018)，guangzhou，2018：17-35.)；潘琳，2016(潘琳，钱振兴，张新鹏.基于构造纹理图像的数字隐写[j].应用科学学报，2016，34(5)：625-632.)和xuj，2015(xuj，maox，jinx，etal.hiddenmessageinadeformation-basedtexture[j].visualcomputerinternationaljournalofcomputergraphics，2015，31(12)：1653-1669.)等，这类方法都是通过生成类水影画纹理来隐藏秘密信息，但所生成的纹理都是非自然纹理，从而不能对秘密信息进行有效掩盖。

纹理拼接式隐藏最早来源于otorih，2007(otorih，kuriyamas.data-embeddabletexturesynthesis[c]//internationalsymposiumonsmartgraphics，kyoto，japan，2007：146-157.)和otorih，2009(otorih，kuriyamas.texturesynthesisformobiledatacommunications[j].ieeecomputergraphicsandapplications，2009，29(6)：74-81.)，这类方法通过样例纹理填充的方式来对表达秘密信息的局部二值模式像素点进行掩盖，但由于不能很好地对局部二值模式进行掩盖，从而易引起密写分析者的怀疑和导致秘密信息泄露。为避免此问题，wuc，2015(wuc，wangcm.steganographyusingreversibletexturesynthesis[j].transactionsonimageprocessing，2015，24(1)：130-139.)；qinzc，2017(qinzc，lim，wub.robuststeganographyviapatch-basedtexturesynthesis[c]//internationalconferenceoninternetmultimediacomputingandservice.springer，singapore，2017：429-439.)和qianzx，2016(qianzx，zhouh，zhangwm，etal.robuststeganographyusingtexturesynthesis[c]//advancesinintelligentinformationhidingandmultimediasignalprocessing.proceedingofthetwelfthinternationalconferenceonintelligentinformationhidingandmultimediasignalprocessing，2016：21-23.)都是通过纹理小块拼接的方式来产生与给定样本相似的含密纹理。但wuc，2015引入镜像操作使得编码和非编码样本小块存在明显的区别特征，导致编码小块直接泄露。qinzc，2017和qianzx，2016秘密信息分段和样本小块类别之间存在着固定的一一对应关系，易引起攻击者的怀疑，导致安全性较低。另外wuc，2015，qinzc，2017和qianzx，2016中含密纹理图像是采用efrosaa，2001(efrosaa，freemanwt.imagequiltingfortexturesynthesisandtransfer[c]//proc.ofthe28thannualconferenceoncomputergraphicsandinteractivetechniques，2001：341-346.)中的缝合线算法来对重叠区域的纹理进行拼接，不可避免地会产生缝合痕迹与重复纹理模式，从而不能对秘密信息进行掩盖。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种信息伪装和恢复的方法、设备及存储介质。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种信息伪装方法，包括以下步骤：

s1：通过预设密钥k1生成r阶密钥图s，输入2值秘密信息比特序列b，将2值秘密信息比特序列b编码为2^r进制数序列r；

s2：通过r阶密钥图s中与2^r进制数序列r中元素相同像素值的像素坐标，将2^r进制数序列r编码为2值比特位串b；

s3：在预设纹理样例图t中挑选出m+t种颜色构成调色板序列v，初始化空白图像k，通过预设密钥k2生成随机坐标序列c；

s4：通过调色板序列v中元素和元素索引的映射关系，将2值比特位串b的3重备份编码为颜色序列v′，结合随机坐标序列c在空白图像k上放置颜色序列v′中的所有元素；

s5：通过逐像素点纹理生成策略对空白图像k中剩余位置进行纹理填充，得到含密纹理图像k。

本发明信息伪装方法进一步的改进在于：

所述s1的具体方法为：

s1-1：通过预设密钥k1生成分辨率为h1×w1的r阶密钥图

s1-2：输入2值秘密信息比特序列b，将b中的每r个比特为一组转换为长度为l1的2^r进制数序列其中l1由式(1)确定；

其中，符号表示向上取整；

所述s2的具体方法为：

通过r阶密钥图s中与2^r进制数序列r中元素相同像素值的像素坐标，将2^r进制数序列r编码为2值比特位串其中l2由式(2)确定；

所述s2的具体方法为：

s2-1：对2^r进制数序列中的每个元素ri，在r阶密钥图s中随机选择与ri值相等的元素并记录其对应的坐标位置(ui，vi)，通过式(3)将ui和vi转换为长度为的2进制比特位串

其中，bin(ui)为2值转换函数，用于将ui转换为2值比特位串，对于ui∈[0，h1-1]，bin(ui)将ui转换为长度为的2值比特位串，对于vi∈[0，w1-1]，bin(vi)将vi转换为长度为的2值比特位串，符号“||”为比特位串串联函数；

s2-2：重复s2-1至转换为l1个2进制比特位串通过式(4)将l1个2进制比特位串串联得到2值比特位串

所述s3的具体方法为：

s3-1：在分辨率h2×w2的预设纹理样例图中挑选出现频率最高的m+t种颜色构成调色板序列v＝(vi)m+t；

s3-2：初始化分辨率为h3×w3的r阶空白图像

s3-3：通过预设密钥k2生成长度为3·l3的随机坐标序列其中(xi，yi)∈h3×w3且随机坐标序列c中坐标两两不等，l3通过式(5)确定：

其中，符号表示向下取整；

所述s4的具体方法为：

s4-1：将2值比特位串b中的2值比特以个比特为1组转换为长度为l3的序列

s4-2：将序列中的每一个元素di，通过式(6)编码为di的备份

s4-3：重复s4-2至将d编码为3·l3个元素通过式(7)得到颜色序列v′；

s4-4：将作为空白图像k中(x3·i+k，y3·i+k)，i＝0，1，…，l3-1，k＝0，1，2位置的元素；

所述s5的具体方法为：

s5-1：在空白图像k中，对任意ki，j且记以ki，j为中心的γ×γ邻域为n(ki，j)，在纹理样例图t中遍历所有元素tx，y为中心的γ×γ邻域n′(tx，y)，通过式(8)得到n(ki，j)与n′(tx，y)的相似度并从中选取与n(ki，j)最相似的邻域按对ki，j赋值；

其中，p，q是对应8邻域n(ki，j)，n′(tx，y)中对应位置的像素点，r(x)，g(x)，b(x)分别代表像素点x的r，g，b分量值，d(n(ki，j)，n′(tx，y))越小表明n(ki，j)与n′(tx，y)越相似；

s5-2：重复s5-1至空白图像k中所有元素完成赋值，得到含密纹理图像k。

本发明又一方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述信息伪装方法的步骤。

本发明又一方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述信息伪装方法的步骤。

本发明又一方面，一种信息恢复方法，包括以下步骤：

r1：通过预设密钥k2生成随机坐标序列c，通过随机坐标序列c从输入的含密纹理图k′中提取出颜色序列v′；

r2：在预设纹理样例图t中挑选出m+t种颜色构成调色板序列v，通过调色板序列v中的元素和元素索引的映射关系，将颜色序列v′解码为2值比特位串b；

r3：通过预设密钥k1生成r阶密钥图s，结合2值比特位串b在密钥图s中提取出秘密信息b。

本发明信息恢复方法进一步的改进在于：

所述r1的具体方法为：

r1-1：通过预设密钥k2生成长度为3·l3的随机坐标序列其中(xi，yi)∈h3×w3且随机坐标序列c中坐标两两不等；

r1-2：通过随机坐标序列c从输入的含密纹理图中，对每个(xi，yi)∈c，找到(x3·i+k，y3·i+k)，i∈[0，l3-1]，k＝0，1，2位置的所有元素并组合，得到颜色序列v′；

所述r2的具体方法为：

r2-1：在分辨率h2×w2的纹理样例图中挑选出现频率最高的m+t种颜色构成调色板序列v＝(vi)m+t；

r2-2：根据调色板序列v找出的索引位置通过式(9)计算

记位于区间[0，m-1]的元素数量记为ec，通过以下5种情况计算di：

①若ec＝0，置

②若ec＝1且位于区间[0，m-1]的元素值为v，置di＝v；

③若ec＝2且位于区间[0，m-1]的元素值为v1，v2，置di＝(v1+v2)/2；

④若ec＝3且存在两个及两个以上的值相等，记相等值为v，置di＝v；

⑤若ec＝3且两两不等，置

r2-3：重复r2-2至随机坐标序列c中所有坐标处理完毕，通过式(10)得到长度为l2的2值比特位串b：

其中，left()是2值比特位串截取函数，第1个参数为要截取的2值比特位串，第2个参数是从左起截取的长度；l2通过式(11)确定；

所述r3的具体方法为：

r3-1：通过预设密钥k1生成分辨率为h1×w1的r阶密钥图

r3-2：将2值比特位串b的2值比特以为1组，划分为l1组，记为分别通过式(12)和式(13)从每个分组中截取前个2值比特和后个2值比特作为坐标(ui，vi)，然后通过式(14)将r阶密钥图s中(ui，vi)位置对应的元素赋值给ri，其中i＝0，1，…，l1-1；

其中，right()是2值比特位串截取函数，第1个参数为要截取的2值比特位串，第2个参数从右起截取的长度；

r3-3：将ri，i＝0，1，…，l1-1分别转换为长度为r的2进制比特位串，将所有长度为r的2进制比特位串串联为长度为n的2进制比特位串，得到秘密信息b＝(bi)n。

本发明又一方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述信息恢复方法的步骤。

本发明又一方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述信息恢复方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用逐像素点纹理合成的方法来产生含密纹理，含密纹理图像是逐点生成而不是纹理小块拼接生成，所以避免了基于缝合线算法的块拼接生成式信息隐藏存在的固有拼接痕迹并减少了重复模式的产生，安全性更高，且不易引起攻击者的怀疑。有效解决了传统基于块拼接纹理合成的信息隐藏方法中由于含密纹理图像采用缝合线算法来对重叠区域的纹理进行拼接，不可避免地会产生缝合痕迹与重复纹理模式，从而不能对秘密信息进行掩盖的问题。通过密钥产生的密钥图坐标来表达秘密信息，含密掩体图中嵌入的是秘密信息在密钥图中的坐标信息而不是秘密信息，避免了秘密信息的直接信道传输，且秘密信息的嵌入和提取过程完全依赖于密钥，具有较高的安全性。有效解决了现有基于块拼接纹理合成的信息隐藏方法由于使用样本小块编码秘密信息，秘密信息在信道中传输，安全性不高的问题。本发明引入了基于多备份和区间扩展的认证策略，在嵌密时嵌入多份秘密信息，在提取时，将多份秘密信息全部提取出来，然后对比多份秘密信息，将秘密信息相同最多份的秘密信息作为正确提取出的秘密信息，若都不相同则取均值作为秘密信息，该策略可有效地提高了提取秘密信息的抗攻击能力。有效解决了现有基于块拼接纹理合成的信息隐藏方法由于缺少认证信息，若含密掩体图遭受攻击之后无法确定提取出的秘密信息是否为正确的秘密信息的问题。

附图说明

图1为本发明信息伪装方法流程图；

图2为本发明信息恢复方法流程图；

图3为本发明的纹理样例图，为64×64分辨率的8位彩色图像纹理1；

图4为本发明的纹理样例图，为64×64分辨率的8位彩色图像纹理2；

图5为本发明的纹理样例图，为64×64分辨率的8位彩色图像纹理3；

图6为本发明的纹理样例图，为64×64分辨率的8位彩色图像纹理4；

图7为本发明的密图，为64×64分辨率的8位灰度图像lena；

图8为本发明的以图3为纹理样例图，图7为密图生成的分辨率为512×512的含密纹理1，用户密钥取key1＝6546，key2＝7653；

图9为本发明的以图4为纹理样例图，图7为密图生成的分辨率为512×512的含密纹理2，用户密钥取key1＝6548，key2＝7659；

图10为本发明的以图5为纹理样例图，图7为密图生成的分辨率为512×512的含密纹理3，用户密钥取key1＝6546，key2＝7653；

图11为本发明的以图6为纹理样例图，图7为密图生成的分辨率为512×512的含密纹理4，用户密钥取key1＝6548，key2＝7659；

图12为本发明的由图8恢复出的密图，相对于图7的误码率br为0％；

图13为本发明的由图9恢复出的密图，相对于图7的误码率br为0％；

图14为本发明的由图10恢复出的密图，相对于图7的误码率br为0％；

图15为本发明的由图11恢复出的密图，相对于图7的误码率br为0％；

图16为本发明的对图8进行1.9％的剪裁攻击图；

图17为本发明的对图9进行3.4％的剪裁攻击图；

图18为本发明的对图10进行4.1％的剪裁攻击图；

图19为本发明的对图11进行2.6％的剪裁攻击图；

图20为本发明的对图8进行8％的随机噪声攻击图；

图21为本发明的对图9进行20％的随机噪声攻击图；

图22为本发明的对图10进行15％的随机噪声攻击图；

图23为本发明的对图11进行10％的随机噪声攻击图；

图24为本发明的由图16恢复出的密图，相对于图7的误码率br为0.63％，峰值信噪比psnr＝为30.7281db；

图25为本发明的由图17恢复出的密图，相对于图7的误码率br为1.12％，峰值信噪比psnr＝为28.1291db；

图26为本发明的由图18恢复出的密图，相对于图7的误码率br为1.37％，峰值信噪比psnr＝为26.7750db；

图27为本发明的由图19恢复出的密图，相对于图7的误码率br为0.85％，峰值信噪比psnr＝为29.8146db；

图28为本发明的由图20恢复出的密图，相对于图7的误码率br为2.66％，峰值信噪比psnr＝为24.3136db；

图29为本发明的由图21恢复出的密图，相对于图7的误码率br为6.35％，峰值信噪比psnr＝为20.1874db；

图30为本发明的由图22恢复出的密图，相对于图7的误码率br为4.79％，峰值信噪比psnr＝为21.7039db；

图31为本发明的由图23恢复出的密图，相对于图7的误码率br为3.13％，峰值信噪比psnr＝为23.7018db。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以javajdk1.8.0_65为实施环境结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明信息伪装方法，包括以下步骤：

第1步：首先通过预设密钥k1生成分辨率为h1×w1的r阶密钥图然后输入长度为n的2值秘密信息比特序列b＝(bi)n，最后将2值秘密信息比特序列b中的每r个比特为一组转换为长度为l1的2^r进制数序列其中l1由式(1)确定；

其中，符号表示向上取整。

例如：若取线性同余随机发生器的随机种子作为密钥k1，则由k1＝6546，r＝8，h1＝w1＝16可生成s＝(si，j)16×16，si，j∈[0，2⁸-1]，假设输入的2值秘密信息比特序列b＝(1101011010110010)2，则n＝16，则按式(1)可得到长度为的2^r＝2⁸＝256进制数序列r，r中包含2个元素r0＝(11010110)2＝214，r1＝(10110010)2＝178，即r＝(r0＝214，r1＝178)。

第2步：对于2^r进制数序列中的每个元素ri，在r阶密钥图s中随机选择与ri值相等的元素并记录其对应的坐标位置(ui，vi)，按式(3)将ui和vi转换为长度为的2进制比特位串由此可将转换为l1个2进制比特位串将其按式(4)进行比特位串联可得到2值比特位串其中l2由式(2)确定；

式(3)中，bin(ui)为2值转换函数，用于将ui转换为2值比特位串，对于ui∈[0，h1-1]，bin(ui)可将ui转换为长度为的2值比特位串，对于vi∈[0，w1-1]，bin(vi)可将vi转换为长度为的2值比特位串，符号“||”为比特位串串联函数；

例如：对于r＝(r0＝214，r1＝178)中的2个元素r0＝214，r1＝178，若与r0相等的r阶密钥图s中元素为s4，6＝214，则记录其对应的坐标位置(u0，v0)＝(4，6)，这里可将u0＝4转换为个2进制位bin(u0)＝(0100)2，可将v0＝6转换为个2进制位bin(v0)＝(0110)2，从而按式(3)得到对于r1＝178，若与r1相等的s中元素为s5，2＝178，则将按式(4)进行比特位串联可得到2值比特位串其中

第3步：首先从纹理样例图中挑选出现频率最高的m+t种颜色构成调色板序列v＝(vi)m+t，然后初始化分辨率为h3×w3的r阶空白图像由密钥k2生成长度为3·l3的随机坐标序列其中(xi，yi)∈h3×w3且c中坐标两两不等，l3按式(5)确定，符号表示向下取整；

例如：取h2＝w2＝64，m＝16，t＝2，则可从纹理样例图t＝(tx，y)64×64中挑选出现频率最高的18种颜色构成调色板序列v＝(vi)18；取h3＝w3＝512，r＝8，可得分辨率为512×512的8阶空白图像k＝(ki，j＝2⁸-1＝255)512×512；若取线性同余随机发生器的随机种子作为密钥k2，取k2＝7653，l2＝16，由式(5)可得则可生成长度为3·l3＝3·4＝12且坐标两两不等的随机坐标序列为：c＝((55，64)，(49，74)，(82，84)，(228，113)，(89，73)，(169，196)，(170，165)，(253，129)，(104，222)，(116，62)，(235，246)，(235，161))；

第4步：通过调色板序列v中的元素和元素索引的映射关系，将2值比特位串b的3重备份编码为颜色序列v′，最后结合随机坐标序列c在空白图像k中放置颜色序列v′中的所有元素。具体方法是：

1)将2值比特位串b中的2值比特以个比特为1组转换为长度为l3的序列其中l3按式(6)确定，对于中每一个元素di，通过式(7)将di编码为di的备份

2)反复执行1)，可将d编码为3·l3个元素将其作为颜色序列v′，如式(8)所示；

3)将作为空白图像k中(x3·i+k，y3·i+k)，i＝0，1，…，l3-1，k＝0，1，2位置的元素；

例如：

1)取b＝(0100011001010010)2，l2＝16，将b中的2值比特以个比特为1组转换为长度为的序列d＝(d0，d1，d2，d3)＝((0100)2，(0110)2，(0101)2，(0010)2)＝(4，6，5，2)，对于d0＝4，通过式(6)可计算其中(x3·0+0，y3·0+0)＝(x0，y0)＝(55，64)为c中的第0个坐标，同理可得

2)对于d1＝6，可得对于d2＝5，可得对于d3＝2，可得按式(7)可得：

3)将作为k中(x3·i+k，y3·i+k)＝(x3·0+0，y3·0+0)＝(55，64)位置的元素，将作为k中(x1，y1)＝(49，74)位置的元素，将作为k中(x2，y2)＝(82，84)位置的元素；将作为k中(x3·i+k，y3·i+k)＝(x3·1+0，y3·1+0)＝(x3，y3)＝(228，113)位置的元素，将作为k中(x4，y4)＝(89，73)位置的元素，将作为k中(x5，y5)＝(169，196)位置的元素；将作为k中(x3·i+k，y3·i+k)＝(x3·2+0，y3·2+0)＝(x6，y6)＝(170，165)位置的元素，将作为k中(x7，y7)＝(253，129)位置的元素，将作为k中(x8，y8)＝(104，222)位置的元素；将作为k中(x3·i+k，y3·i+k)＝(x3·3+0，y3·3+0)＝(x9，y9)＝(116，62)位置的元素，将作为k中(x10，y10)＝(253，246)位置的元素，将作为k中(x11，y11)＝(235，161)位置的元素。

第5步：首先结合逐像素点纹理生成策略，对空白图像k中剩余位置进行纹理填充，具体方法为：

在空白图像k中，对任意ki，j且记以ki，j为中心的γ×γ邻域为n(ki，j)，在纹理样例图t中遍历所有元素tx，y为中心的γ×γ邻域n′(tx，y)，按式(8)计算n(ki，j)与n′(tx，y)的相似度，选取与n(ki，j)最相似的γ×γ邻域按对ki，j赋值；反复执行直至空白图像k中所有元素完成赋值，然后将空白图像k输出作为生成的含密纹理图像。

例如：以γ×γ＝3×3为例，若假设最小，即则按对ki，j赋值，同理可完成空白图像k中所有元素的赋值。

参见图2，本发明信息恢复方法，包括以下步骤：

第1步：首先输入信道接收到的含密纹理图通过预设密钥k2生成长度为3·l3的随机坐标序列其中(xi，yi)∈h3×w3且c中坐标两两不等，在含密纹理图k′中，对每个(xi，yi)∈c，找到(x3·i+k，y3·i+k)，i∈[0，l3-1]，k＝0，1，2位置的所有元素最终得到颜色序列v′；

例如：若输入信道接收到的含密纹理图k′＝(ki，j)512×512，则h3＝w3＝512；

仍取线性同余随机发生器的随机数种子作为密钥k2，则按k2＝7653，l3＝4，可生成长度为3·l3＝3·4＝12的随机坐标序列为：c＝((55，64)，(49，74)，(82，84)，(228，113)，(89，73)，(169，196)，(170，165)，(253，129)，(104，222)，(116，62)，(235，246)，(235，161))；

在含密纹理图k′中，对每个(xi，yi)∈c，例如对于(x3·i+k，y3·i+k)＝(x3·0+0，y3·0+0)＝(55，64)可以找到元素对于(x1，y1)＝(49，74)可以找到对于(x11，y11)＝(235，161)可以找到最终可得颜色序列

第2步：首先从纹理样例图中挑选出m+t种颜色构成调色板序列v＝(vi)m+t，然后通过调色板序列v中的元素和元素索引的映射关系，将颜色序列v′解码为坐标序列b，具体方法是：

1)根据调色板序列v找出的索引位置然后按式(9)计算

2)记位于区间[0，m-1]的元素数量记为ec，则按以下5种情况计算di：

①若ec＝0，则置

②若ec＝1且位于区间[0，m-1]的元素值为v，则置di＝v；

③若ec＝2且位于区间[0，m-1]的元素值为v1，v2，则置di＝(v1+v2)/2；

④若ec＝3且存在两个及两个以上的值相等，记相等值为v，则置di＝v；

⑤若ec＝3且两两不等，则置

3)重复执行2)直至随机坐标序列c中所有坐标处理完毕，然后按式(10)得到长度为l2的2值坐标序列b：

式(10)中，left()是2值比特位串截取函数，其中第1个参数为要截取的2值比特位串，第2个参数是从左起截取的长度，l2按式(11)确定：

例如：取h2＝w2＝64，m＝16，t＝2，则可从t＝(tx，y)64×64中挑选出现频率最高的18种颜色构成调色板序列v＝(vi)18；

1)若根据v＝(vi)18找出的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为的索引位置为则按式(9)可得：

同理得

2)若记则位于区间[0，15]的元素数量为ec＝3，由ec＝3且存在两个及两个以上的值相等，记相等值v＝4，所以d0＝4；

3)若记则位于区间[0，15]的元素数量为ec＝3，由ec＝3且存在两个及两个以上的值相等，记相等值v＝6，得d1＝6；若记则位于区间[0，15]的元素数量为ec＝3，由ec＝3且存在两个及两个以上的值相等，记相等值v＝5，得d2＝5；若记则位于区间[0，15]的元素数量为ec＝3，由ec＝3且存在两个及两个以上的值相等，记相等值v＝2，得d3＝2；假设l1＝2，按式(10)得到长度为的2值坐标序列b＝left(bin(d0)||bin(d1)||bin(d2)||bin(d3)，l2)＝left(bin(4)||bin(6)||bin(5)||bin(2)，8)＝(0100011001010010)2；

第3步：首先通过预设密钥k1生成r阶密钥图s的具体方法是由密钥k1生成分辨率为h1×w1的r阶密钥图si，j∈[0，2^r-1]，然后结合2值比特位串b在r阶密钥图s中提取出秘密信息b，具体方法是：

1)将2值比特位串b的2值比特以为1组，划分为l1组，记为分别按式(12)和式(13)从每个分组中截取前个2值比特和后个2值比特作为坐标(ui，vi)，然后将s中(ui，vi)位置对应的元素赋值给ri如式(14)所示，其中i＝0，1，…，l1-1；

2)将ri，i＝0，1，…，l1-1分别转换为长度为r的2进制比特位串并将其串联为长度为n的2进制比特位串b＝(bi)n输出。

例如：取线性同余随机数发生器的随机种子作为密钥k1，例如取k1＝6546，r＝8，h1＝w1＝16，则可生成分辨率为16×16的8阶密钥图s，假设b＝(010001100102；

1)取l1＝2，将b的2值比特以为1组，划分为l1＝2组，分别为按式(11)截取的前个2值比特得到按式(12)截取的后个2值比特得到同理可由得u1＝(0101)2，v1＝(0010)2，假设s上元素s4，6＝214，s5，2＝178，然后将s中(u0，v0)＝(4，6)位置对应的元素赋值给r0，可得r0＝s4，6＝214，将s中(u1，v1)＝(5，2)位置对应的元素赋值给r1，可得r1＝s5，2＝178；

2)将r0＝214，r1＝178分别转换为长度为r＝8的2进制比特位串并将其串联为长度为n＝16的2进制比特位串b＝(bin(r0)||bin(ri))＝((bin(214)||bin(178)))＝(1101011010110010)2输出。

参见图3～图31，图8～图11是以图3～图6为纹理样例图，以图7为密图，用户密钥分别取key1＝6546、key2＝7653，key1＝6548、key2＝7659，key1＝6546、key2＝7653，key1＝6548、key2＝7659，按图1对应的嵌入流程得到公开的含密纹理图像。图12～图15是按图2提取流程，提供正确的密钥，依次从图8～图11中提取出的密图，相对于图7的误码率br都为0％，因此密图可正确提取。图16～图19是对图8～图11分别进行1.9％、3.4％、4.1％、2.6％的剪裁攻击后的含密纹理图像。图24～图27是按照图2提取流程，从图16～图19中提取出的密图，图24相对于图7的误码率br为0.63％，psnr＝30.7281db，图25相对于图7的误码率br为1.12％，psnr＝28.1291db，图26相对于图7的误码率br为1.37％，psnr＝26.7750db，图27相对于图7的误码率br为0.85％，psnr＝29.8146db，因此重构密图与原密图足够相似，说明本发明的方法有一定的抗剪裁攻击能力。图20～图23是对图8～图11分别进行8％、20％、15％、10％的随机噪声攻击后的含密纹理图像。图28～图31是按照图2提取流程，从图20～图23中提取出的密图，图28相对于图7的误码率br为2.66％，psnr＝24.3136db，图29相对于图7的误码率br为6.35％，psnr＝20.1874db，图30相对于图7的误码率br为4.79％，psnr＝21.7039db，图31相对于图7的误码率br为3.13％，psnr＝23.7018db，因此重构密图与原密图足够相似，说明本发明的方法有一定的抗随机噪声攻击能力。

本发明信息伪装方法和信息恢复方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述信息伪装方法或信息恢复方法的步骤。其中，所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(mo)等)、光学存储器(例如cd、dvd、bd、hvd等)、以及半导体存储器(例如rom、eprom、eeprom、非易失性存储器(nandflash)、固态硬盘(ssd))等。

在示例性实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述信息伪装方法或信息恢复方法的步骤。处理器可能是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本发明采用逐像素点纹理合成的方法来产生含密纹理，含密纹理图像是逐点生成而不是纹理小块拼接生成，所以避免了基于缝合线算法的块拼接生成式信息隐藏存在的固有拼接痕迹并减少了重复模式的产生，安全性更高，且不易引起攻击者的怀疑。有效解决了传统基于块拼接纹理合成的信息隐藏方法中由于含密纹理图像采用缝合线算法来对重叠区域的纹理进行拼接，不可避免地会产生缝合痕迹与重复纹理模式，从而不能对秘密信息进行掩盖的问题。通过密钥产生的密钥图坐标来表达秘密信息，含密掩体图中嵌入的是秘密信息在密钥图中的坐标信息而不是秘密信息，避免了秘密信息的直接信道传输，且秘密信息的嵌入和提取过程完全依赖于密钥，具有较高的安全性。有效解决了现有基于块拼接纹理合成的信息隐藏方法由于使用样本小块编码秘密信息，秘密信息在信道中传输，安全性不高的问题。本发明引入了基于多备份和区间扩展的认证策略，在嵌密时嵌入多份秘密信息，在提取时，将多份秘密信息全部提取出来，然后对比多份秘密信息，将秘密信息相同最多份的秘密信息作为正确提取出的秘密信息，若都不相同则取均值作为秘密信息，该策略可有效地提高了提取秘密信息的抗攻击能力。有效解决了现有基于块拼接纹理合成的信息隐藏方法由于缺少认证信息，若含密掩体图遭受攻击之后无法确定提取出的秘密信息是否为正确的秘密信息的问题。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。