專利名稱：一種數(shù)字圖像秘密分享及恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像信息隱藏技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)字圖像秘密分享及恢復(fù)方法。
背景技術(shù)：
相比諸多其他類型的數(shù)字信息，數(shù)字圖像因其生動(dòng)、直觀等特點(diǎn)成為了網(wǎng)絡(luò)中表達(dá)信息的重要手段，圖像中可能包含大量的涉及安全的敏感信息而不能直接傳送，需要對(duì)這些信息進(jìn)行加密處理后才能防止秘密信息的泄露。通過圖像秘密分享方案可以保護(hù)數(shù)字圖像的有效性、保證通過數(shù)字圖像傳輸?shù)男畔⒉槐唤孬@和篡改。由臺(tái)灣學(xué)者Chang-Chou Lin 禾口 Wen-Hsiang Tsai (具體見 Chang-Chou Lin, Wen-Hsiang Tsai. Seeret image sharing with steganography and authentication[J]. The Journal of system and software, 2004 (73) :405-414)提出的一種數(shù)字圖像秘密分享方案，該方案實(shí)現(xiàn)了灰度圖像的(k，η)門限，但該方案不能精確恢復(fù)秘密圖像且在存儲(chǔ)和傳輸上都存在著極大的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種數(shù)字圖像秘密分享和恢復(fù)方法，只需要獲取其中部分嵌入秘密圖像的影子圖像即能精確恢復(fù)原本的秘密圖像文件。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)字圖像秘密分享方法的實(shí)施例，將秘密圖像分拆到掩蓋圖像中，該數(shù)字圖像秘密分享方法包括如下步驟(1)根據(jù)圖像秘密分享門限的k，η值，構(gòu)造RS刪除碼生成矩陣G(k+n)xk ；(2)初始化η個(gè)集合V1, ν2，Λ，νη,同時(shí)賦予集合Vi —個(gè)唯一的編號(hào)(Ii = i，其中 1 ^ i ^ η ；(3)按照一定的順序依次從秘密圖像S中取出k個(gè)未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)，記作 α kxi = (aI' a2' A，ak) ；(4)利用RS刪除碼生成矩陣CIkxi進(jìn)行編碼操作，可得到碼字β，
β (k+n)Xl = (G(k+n)Xk · α kxi)mod 251 ；(5)將產(chǎn)生的碼字向量β中的最后η個(gè)元素(bk+1，bk+2, A，bk+n)按順序依次放入集合 Vl，ν2，Λ ,Vn 中；(6)判斷秘密圖像S中的所有像素點(diǎn)是否全部處理完畢，若是，則進(jìn)入步驟(7)，否則，返回步驟(3)；(7)任意選取η幅圖像作為掩蓋圖像，將集合V1, ν2，Λ，Vn中的數(shù)據(jù)分別嵌入到η 幅掩蓋圖像中，得到最終的η幅影子圖像Y1, Y2, A，Yn0其中步驟⑴中的RS刪除碼生成矩陣G(k+n)xk的前k行為一單位矩陣，后η行為一范德蒙行列式。
步驟(3)可以行為順序或以列為順序依次從秘密圖像S中取出k個(gè)未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)。且當(dāng)秘密圖像S中未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)的數(shù)目不足k個(gè)時(shí)由0補(bǔ)足。另外，步驟(7)選取的η幅掩蓋圖像與秘密圖像S具有相同類型和尺寸。將η幅掩蓋圖像的每個(gè)像素值的最后d位挖空，其中d = 8/k，當(dāng)d為非整數(shù)時(shí)則向上取整，形成d 位缺省圖，將集合Vl，v2, A，Vn中的數(shù)據(jù)分別嵌入到η幅掩蓋圖像缺省的部分。當(dāng)步驟(7)形成η幅影子圖像后，可將原秘密圖像文件銷毀。使用上述數(shù)字圖像秘密分享方法分享秘密圖像后，本發(fā)明還提供一種對(duì)分享的秘密圖像進(jìn)行恢復(fù)的數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法，該秘密圖像嵌入掩蓋圖像后形成影子圖像，使用至少k個(gè)影子圖像可恢復(fù)出原分享的秘密圖像(當(dāng)影子圖像的數(shù)量小于k個(gè)時(shí)則不能恢復(fù)出原分享的秘密圖像)，其中2 < k < n，該數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法包括如下步驟(1)構(gòu)造一個(gè)空的集合S;(2)從k幅影子圖像中提取出原始的份額數(shù)據(jù)，構(gòu)成k個(gè)數(shù)據(jù)集合，記作ν' 1； ν' 2，Λ，ν' k，將集合 ν' 1； ν' 2，Λ，ν' k 的編號(hào)記作 d' 1； d' 2，A，d' k；(3)將數(shù)據(jù)集合ν' ι;ν' 2, Λ, ν' k按照編號(hào)從小到大的順序進(jìn)行排列，重新排列后的份額數(shù)據(jù)記作V1, V2, A，vk，排序后對(duì)應(yīng)的編號(hào)記作Cl1, d2，Λ，dk ；(4)構(gòu)造一個(gè)矩陣D' kxk，將RS刪除碼生成矩陣G的第Cli行賦值給D' kxk的第 i行，其中1彡i彡η ；(5)將矩陣D' kxk求逆后進(jìn)行251的模運(yùn)算得到校驗(yàn)矩陣Dkxk ；(6)分別從各個(gè)份額數(shù)據(jù)集合V1, ν2，Λ，Vk中按順序取出一個(gè)數(shù)值，按序排列構(gòu)成向量 β kxi = (b1 b2, Λ，bk)；(7) α = (D · β )mod 251，記作 α kxl = (a1 a2, A , ak)；(8)將計(jì)算得到的向量α中的k個(gè)元素(a1; a2, A，ak)按順序放入集合S中；(9)判斷份額數(shù)據(jù)集合V1, V2, A，Vk中所有的數(shù)據(jù)是否全部處理完畢，若是，則進(jìn)入步驟(10)，若否，則返回步驟(6)；(10)集合S為恢復(fù)得到的原分享的秘密圖像文件。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，將待分享的秘密圖像經(jīng)過一定的分享運(yùn)算，將分享運(yùn)算后的秘密圖像分別存儲(chǔ)在η個(gè)掩蓋圖像中，只需要獲取其中k個(gè)影子圖像即能完全恢復(fù)原本的秘密圖像文件。且該方法計(jì)算復(fù)雜度低，有效的提高了存儲(chǔ)和傳輸?shù)睦寐省?br>

圖1為本發(fā)明的數(shù)字圖像秘密分享方法的實(shí)施例的流程2為本發(fā)明的數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法的實(shí)施例的流程圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。下面結(jié)合圖1具體說明本發(fā)明的數(shù)字圖像秘密分享方法。圖1為本發(fā)明的數(shù)字圖像秘密分享方法的實(shí)施例的流程圖。該數(shù)字圖像秘密分享方法包括如下步驟S11、根據(jù)圖像秘密分享門限的k，n值，構(gòu)造RS刪除碼生成矩陣G(k+n)xk，RS刪除碼生成矩陣G(k+n)xk的前k行為一單位矩陣，后η行為一范德蒙行列式，
(k+n)xk
100A0 ^010A0MMMOM000Λ1^ifc+1,3Λdk+2，2^k+2,3Λ^k+2,4MMMOMΛdk+n，k j
予集合
512、初始化η個(gè)集合Vl，v2，A，νη,即將這η個(gè)集合V1,V2, A，Vn賦值為空，同時(shí)賦一個(gè)唯一的編號(hào)Cli = i，其中1彡i彡η ；
513、按照一定的順序依次從秘密圖像S中取出k個(gè)未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)，記作Cikxi= (ai;a2, A,ak)r0可以以行為順序或以列為順序，且當(dāng)秘密圖像S中未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)的數(shù)目不足k個(gè)時(shí)由0補(bǔ)足；S14、利用RS刪除碼生成矩陣G(k+n)xl^f α kxl進(jìn)行編碼操作，可得到碼字β，其中 β (k+n)xi = (G(k+n)xk · akxl)mod 251，碼字 β 的前 k 個(gè)分量與 akxl 完全相同；S15、將產(chǎn)生的碼字向量β中的最后η個(gè)元素(bk+1，bk+2，Λ，bk+n)按順序依次放入集合 Vl，ν2，Λ，Vn 中；S16、判斷秘密圖像S中的所有像素點(diǎn)是否全部處理完畢，若是，則進(jìn)入步驟S17， 否則，返回步驟S13 ；S17、任意選取η幅圖像作為掩蓋圖像，將集合V1, v2, A，Vn中的數(shù)據(jù)分別嵌入到η 幅掩蓋圖像中，得到最終的η幅影子圖像Y1, Υ2，Λ，Υη。選取的η幅掩蓋圖像與秘密圖像S 具有相同類型和尺寸。將η幅掩蓋圖像的每個(gè)像素值的最后d位挖空，其中d = 8/k，當(dāng)d 為非整數(shù)時(shí)則向上取整，形成d位缺省圖。因?yàn)橐环鶖?shù)字圖像都是由像素值組成的，將每個(gè)像素值的最后d位值去掉而形成d位缺省圖時(shí)，當(dāng)d < 4時(shí)在視覺上很難看出變化。將集合Vl，v2, Λ，Vn中的數(shù)據(jù)分別嵌入到η幅掩蓋圖像缺省的部分，即將集合V1中的數(shù)據(jù)嵌入掩蓋圖像1的缺省的部分，形成影子圖像Y1,以此類推。在嵌入時(shí)將每個(gè)數(shù)據(jù)分拆為幾部分到各掩蓋圖像的缺省位中，如73為01001001，若d為2時(shí)，則需要將一個(gè)數(shù)據(jù)拆分為4個(gè)部分分別嵌入到某一掩蓋圖像的4個(gè)缺省位中。通過以上步驟將待分享的秘密圖像完全嵌入到掩蓋圖像中，形成η幅影子圖像， 此時(shí)可將原秘密圖像銷毀。使用上述數(shù)字圖像秘密分享方法分享秘密圖像后，本發(fā)明還提供一種對(duì)分享的秘密圖像進(jìn)行恢復(fù)的數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法，該秘密圖像嵌入掩蓋圖像后形成影子圖像，使用至少k個(gè)影子圖像可恢復(fù)出原分享的秘密圖像(當(dāng)影子圖像的數(shù)量小于k個(gè)時(shí)則不能恢復(fù)出原分享的秘密圖像)，其中2 < k < n，下面結(jié)合圖2具體說明本發(fā)明的數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法。圖2為本發(fā)明的數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法的實(shí)施例的流程圖，具體包含如下步驟S21、構(gòu)造一個(gè)空的集合S ；S22、從k幅影子圖像中提取出原始的份額數(shù)據(jù)，構(gòu)成k個(gè)數(shù)據(jù)集合，記作ν' 1； ν' 2，Λ，ν' k，將集合 ν' 1； ν' 2，Λ，ν' k 的編號(hào)記作 d' 1； d' 2，A，d' k；
S23、將數(shù)據(jù)集合ν' ι;ν' 2, Λ,ν' k按照編號(hào)從小到大的順序進(jìn)行排列，重新排列后的份額數(shù)據(jù)記作V1, V2, A，vk，排序后對(duì)應(yīng)的編號(hào)記作Cl1, d2，Λ，dk ；S24、構(gòu)造一個(gè)矩陣D' kxk，將RS刪除碼生成矩陣G的第(Ii行賦值給D' kxk的第 i行，其中1彡i彡η ；S25、將矩陣D' kxk求逆后進(jìn)行251的模運(yùn)算得到校驗(yàn)矩陣Dkxk ；S26、分別從各個(gè)份額數(shù)據(jù)集合V1，V2，Λ，Vk中按順序取出一個(gè)數(shù)值，按序排列構(gòu)成向量 β kxi = (b1 b2, Λ，bk)；S27、α = (D · β )mod 251，記作 α kxl = a2, A , ak)；S28、將計(jì)算得到的向量α中的k個(gè)元素(a1; ，Λ，ak)按順序放入集合S中，該順序與數(shù)字圖像秘密分享方法S13中取出像素點(diǎn)的順序相對(duì)應(yīng)，如若S13按行為順序取出像素點(diǎn)，則此處將k個(gè)元素按行為順序放入集合S中；S29、判斷份額數(shù)據(jù)集合Vl，V2, A，Vk中所有的數(shù)據(jù)是否全部處理完畢，若是，則進(jìn)入步驟S30，若否，則返回步驟S26 ；S30、集合S為恢復(fù)得到的原分享的秘密圖像文件。當(dāng)然，上面僅列舉了利用k個(gè)影子圖像恢復(fù)秘密圖像的方法，當(dāng)影子圖像數(shù)大于k 個(gè)時(shí)，也可利用相同的方法進(jìn)行恢復(fù)。實(shí)施例1若待存儲(chǔ)的秘密圖像的像素點(diǎn)的數(shù)量L為18，圖像像素值為8個(gè)比特位，因此每個(gè)像素點(diǎn)的像素值范圍為0 255。若待掩蓋的秘密圖像S的每個(gè)像素點(diǎn)的像素值如下
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字圖像秘密分享方法，將秘密圖像分拆到掩蓋圖像中，其特征在于，所述數(shù)字圖像秘密分享方法包括如下步驟(1)根據(jù)圖像秘密分享門限的k，η值，構(gòu)造RS刪除碼生成矩陣G(k+n)xk；(2)初始化η個(gè)集合V1,ν2, Λ，νη,同時(shí)賦予集合Vi —個(gè)唯一的編號(hào)Cli = i，其中 1 ^ i ^ η ；(3)按照一定的順序依次從秘密圖像S中取出k個(gè)未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)，記作α kxl = (a1; a2，Λ，α k) Γ ；(4)利用RS刪除碼生成矩陣Cikxi進(jìn)行編碼操作，可得到碼字β，β(k+n)xl = (G(k+n)k · ctkxl)mod 251.(5)將產(chǎn)生的碼字向量β中的最后η個(gè)元素(bk+1，bM，A, bk+n)按順序依次放入集合V1, V2, Λ，vn 中；(6)判斷秘密圖像S中的所有像素點(diǎn)是否全部處理完畢，若是，則進(jìn)入步驟(7)，否則， 返回步驟⑶；(7)選取η幅圖像作為掩蓋圖像，將集合V1,ν2，Λ，νη中的數(shù)據(jù)分別嵌入到η幅掩蓋圖像中，得到最終的η幅影子圖像Y1, Υ2，Λ，Υη。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像秘密分享方法，其特征在于，所述RS刪除碼生成矩陣G(k+n)xk的前k行為一單位矩陣，后η行為一范德蒙行列式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像秘密分享方法，其特征在于，所述步驟C3)可以行為順序或以列為順序依次從秘密圖像S中取出k個(gè)未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字圖像秘密分享方法，其特征在于，所述步驟C3)中當(dāng)秘密圖像S中未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)的數(shù)目不足k個(gè)時(shí)由0補(bǔ)足。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的數(shù)字圖像秘密分享方法，其特征在于，所述步驟(7) 選取的η幅掩蓋圖像與秘密圖像S具有相同類型和尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字圖像秘密分享方法，其特征在于，所述步驟(7)將η幅掩蓋圖像的每個(gè)像素值的最后d位挖空，其中d = 8/k，當(dāng)d為非整數(shù)時(shí)則向上取整，形成d 位缺省圖，將集合Vl，v2, A，Vn中的數(shù)據(jù)分別嵌入到η幅掩蓋圖像缺省的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字圖像秘密分享方法，其特征在于，當(dāng)步驟(7)形成η幅影子圖像后，可將原秘密圖像文件銷毀。
8.一種對(duì)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像秘密分享方法分享的秘密圖像進(jìn)行恢復(fù)的數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法，所述秘密圖像嵌入掩蓋圖像后形成影子圖像，使用至少k個(gè)影子圖像可恢復(fù)出原分享的秘密圖像，其特征在于，所述數(shù)字圖像秘密恢復(fù)方法包括如下步驟(1)構(gòu)造一個(gè)空的集合S;(2)從k幅影子圖像中提取出原始的份額數(shù)據(jù)，構(gòu)成k個(gè)數(shù)據(jù)集合，記作ν'1； ν' 2， Α, ν' n，將集合 V ν' 2，Λ，ν' k 的編號(hào)記作 d' 1；(1' 2，A，d' k；(3)將數(shù)據(jù)集合ν'1 ν' 2, Λ, ν' k按照編號(hào)從小到大的順序進(jìn)行排列，重新排列后的份額數(shù)據(jù)記作V1, v2, A，vk，排序后對(duì)應(yīng)的編號(hào)記作Cl1, d2，Λ，dk ；(4)構(gòu)造一個(gè)矩陣D'kxk，將RS刪除碼生成矩陣G的第屯行賦值給D' kxk的第i行， 其中1彡i彡η ；(5)將矩陣D'kxk求逆后進(jìn)行251的模運(yùn)算得到校驗(yàn)矩陣Dkxk ；(6)分別從各個(gè)份額數(shù)據(jù)集合V1,ν2，Λ，Vk中按順序取出一個(gè)數(shù)值，按序排列構(gòu)成向量 β kxl = (b1 b2, Λ，bk)；(7)α = (D · β) mod 251，記作 akxl = (a1 a2, A , ak)；(8)將計(jì)算得到的向量α中的k個(gè)元素(a1;a2, A，ak)按順序放入集合S中；(9)判斷份額數(shù)據(jù)集合Vl，V2,Λ，Vk中所有的數(shù)據(jù)是否全部處理完畢，若是，則進(jìn)入步驟(10)，若否，則返回步驟(6)；(10)集合S為恢復(fù)得到的原分享的秘密圖像文件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像秘密分享及恢復(fù)方法，包括如下步驟(1)構(gòu)造RS刪除碼生成矩陣G(k+n)×k；(2)初始化n個(gè)集合v1，v2，Λ，vn，同時(shí)賦予集合vi一個(gè)唯一的編號(hào)di＝i，其中1≤i≤n；(3)按照一定的順序依次從秘密圖像S中取出k個(gè)未進(jìn)行分享操作的像素點(diǎn)，記作αk×1＝(a1，a2，Λ，ak)Γ；(4)利用RS刪除碼生成矩陣G(k+n)×k對(duì)αk×1進(jìn)行編碼操作，可得到碼字β，β(k+n)×1＝(G(k+n)×k·αk×1)mod 251；(5)將產(chǎn)生的碼字向量β中的最后n個(gè)元素(bk+1，bk+2，Λ，bk+n)按順序依次放入集合v1，v2，Λ，vn中；(6)判斷秘密圖像S中的所有像素點(diǎn)是否全部處理完畢，若是，則進(jìn)入步驟(7)，否則，返回步驟(3)；(7)任意選取n幅圖像作為掩蓋圖像，將集合v1，v2，Λ，vn中的數(shù)據(jù)分別嵌入到n幅掩蓋圖像中，得到最終的n幅影子圖像Y1，Y2，Λ，Yn。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，計(jì)算復(fù)雜度低，有效的提高了存儲(chǔ)和傳輸?shù)睦寐省?br> 文檔編號(hào)G06T1/00GK102426690SQ20111021649
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者唐聃, 方佳嘉, 舒紅平 申請(qǐng)人:成都信息工程學(xué)院