一种基于含密云图生成的构造式隐写方法及系统

本发明涉及图像，具体涉及一种基于含密云图生成的构造式隐写方法及系统。

背景技术：

1、随着互联网技术的快速发展和广泛应用，信息安全愈发重要。图像隐写作为信息安全中重要的研究方向，也受到越来越多的关注。图像隐写是一种将秘密信息隐藏到图片载体中传送的技术，用正常的社交行为掩饰信息传送。与加密相比，隐写术更加不易引起第三方的怀疑。

2、隐写方法作为信息隐藏研究的一个重要分支，是信息安全领域的重要内容之一。区别于密码学，隐写方法致力于将特定的秘密信息嵌入隐藏到载体媒介中，使得除了发送者和接收者之外，没有人能够检测到信息的存在，其对信息的鲁棒性和脆弱性以及嵌入容量没有特别要求，更关注视觉质量和统计安全性。隐写方法可以保证人们的合法利益,除了用来保护隐私,也可以保障政治、军事、经济等重要信息在公共传输过程中的安全性和可靠性。

3、现代保密通信技术常采用数据加密或信息隐藏分支的隐写术保证数据的安全；隐写术可以将秘密消息嵌入在感知无异常的载体数据中发送给对方，不容易引起攻击者的怀疑，可以隐藏秘密通信行为的本身。传统的隐写术通过“不可见”的方式修改特定的宿主信号以嵌入秘密信息；然而，修改载体时，载体上会留下修改痕迹，这些修改痕迹可以被隐写分析技术所利用，从而可能检测出隐藏信息的存在性，隐写术和隐写分析技术是一对天敌，在不断相互对抗中迅速发展。

4、如何抵抗各类隐写分析方法成为了隐写术研究的一大挑战和难题；现有技术提出了“无载体隐写”的概念；“无载体”与传统的隐写术相比强调的是不需要指定载体，而是以秘密信息为驱动直接 “获取/生成”含密对象来进行秘密信息传递；无载体隐写最核心的问题在于: 如何“获取/生成”与正常多媒体数据难以区分的含密对象，并保证足够的隐藏容量。

5、基于图像生成的无载体隐蔽通信方法可以分为半构造式方法和完全构造式方法；半构造式方法是指在不预先指定原始载体的情况下，由秘密信息按照一定规则直接生成含密载体，含密载体一般属于特定类型，如纹理图像、水影画等；其一般需要预先建立一个基本单元库，然后根据秘密信息，从基元库中选择合适的基元，按照一定的规则合成较为自然的完成图像。

6、现有的隐写方法虽然可以保证含密图像没有修改痕迹，但是生成的图像无具体的实际意义，多次发送仍然可能会引起攻击者的怀疑，在应用中存在一定的局限性。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种基于含密云图生成的构造式隐写方法及系统，为了实现秘密信息的保护和传递，提供了一种隐蔽的通信方式，生成自然的图像外观，同时隐藏和传递秘密信息。

2、为实现上述效果，本发明的技术方案如下：

3、第一个方面，本发明提供一种基于含密云图生成的构造式隐写方法，包括以下步骤：

4、步骤1：秘密信息嵌入，生成载密图片；具体包括以下步骤：

5、步骤1.1：将秘密信息作为待隐藏的字符串并转化为二进制字符串；

6、步骤1.2：使用随机数生成的方式确定画布中存储信息的位置；以时间作为随机种子生成隐藏矩阵和坐标点，坐标点对应在空白画布的坐标位置上；

7、步骤1.3：将秘密信息的二进制字符串以坐标点存储在画布中；

8、步骤1.4：将画布渲染填充，生成载密图片；

9、步骤2：秘密信息提取；具体包括以下步骤：

10、步骤2.1：获取载密图片，提取载密图片中含有秘密信息的隐藏矩阵；将时间作为随机数生成随机种子，通过给定随机数的数量生成坐标点，将坐标点按预设顺序返回载密图片坐标的像素块上，返回像素信息值；

11、步骤2.2：获取嵌入的秘密信息的像素块的像素信息，提取出每个像素的颜色值，将颜色值转化成对应的二进制字符串；

12、步骤2.3：将二进制字符串根据预设编码格式转化为英文字符串或中文字符串，得到秘密信息。进一步的，步骤1中使用unicode编码对秘密信息转化为二进制编码。

13、进一步的，步骤1.2所述使用随机数生成的方式确定画布中存储信息的位置，具体为：

14、使用线性同余法生成随机数，迭代公式为：

15、 xn+1 = (axn + c) % m

16、式中， xn表示当前的伪随机数， xn+1表示下一个伪随机数； x0表示种子值， a表示乘法因子， c表示增量， m表示模数；

17、初始时，设置 x0为种子值；将种子值 x0与乘法因子 a相乘，并加上增量 c，再用模数取余，得到下一个伪随机数 xn+1；不断重复迭代过程，每次迭代生成一个新的伪随机数，作为下一次迭代的种子值，以产生下一个伪随机数；将当前的伪随机数 xn和下一个伪随机数 xn+1组合生成一个坐标点，将生成的坐标点作为随机生成的位置，结束后返回种子时间。

18、进一步的，步骤1.3具体为：

19、将秘密信息按预设顺序依次在画布随机生成的位置上填入；以秘密信息中‘1’为白色、‘0’为黑色填入画布；映射关系是：

20、 n=f（n=1|n=0）=[c=（255，255，255）|c=none]

21、式中， n=秘密信息的二进制字符串； n=第n位随机位置对应颜色；c=颜色。

22、进一步的，步骤1.4具体为：

23、使用训练好的ai将画布在白色点位处点位原色不变，向四周渲染映射；在黑色点位处，将黑色转化为蓝色、天蓝色；使用ai将其余位置和现有颜色的位置联系起来，生成载密图片。

24、进一步的，所述预设顺序为从上到下、从左到右的顺序。

25、进一步的，步骤2.2之后还包括：

26、当像素的颜色值为白色，则返回二进制字符串为‘1’，当像素的颜色值为为蓝色，则返回二进制字符串为‘0’。

27、第二个方面，本发明提供一种基于含密云图生成的构造式隐写系统，包括：

28、载密图片生成模块，用于将秘密信息嵌入，生成载密图片；具体包括：

29、步骤1.1：将秘密信息作为待隐藏的字符串并转化为二进制字符串；

30、步骤1.2：使用随机数生成的方式确定画布中存储信息的位置；以时间作为随机种子生成隐藏矩阵和坐标点，坐标点对应在空白画布的坐标位置上；

31、步骤1.3：将秘密信息的二进制字符串以坐标点存储在画布中；

32、步骤1.4：将画布渲染填充，生成载密图片；

33、秘密信息提取模块，用于进行秘密信息提取；具体包括：

34、步骤2.1：获取载密图片，提取载密图片中含有秘密信息的隐藏矩阵；将时间作为随机数生成随机种子，通过给定随机数的数量生成坐标点，将坐标点按预设顺序返回载密图片坐标的像素块上，返回像素信息值；

35、步骤2.2：获取嵌入的秘密信息的像素块的像素信息，提取出每个像素的颜色值，将颜色值转化成对应的二进制字符串；

36、步骤2.3：将二进制字符串根据预设编码格式转化为英文字符串或中文字符串，得到秘密信息。

37、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

38、保护隐私：通过将敏感信息隐藏在普通图像中，可以保护个人隐私；只有具备解密密钥的人才能提取出隐藏的信息，从而保护了个人的隐私和数据安全；

39、安全通信：基于图像的构造式隐写技术，生成自然的图像，通过将秘密信息隐藏在图像中，人们可以在公开渠道上交换信息，而无需担心被未经授权者获取或解读；

40、隐蔽传输：基于图像的信息隐藏技术可以用于隐蔽传输敏感数据；通过将数据隐藏在图像中，可以避免引起怀疑，在不受注意的情况下传输数据。