專利名稱：一種基于塊壓縮感知的秘密圖像共享方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于秘密圖像共享技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于塊壓縮感知的秘密圖像共
享方法。
背景技術(shù)：
目前，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放性在給人們生活帶來巨大方便的同時，對信息安全也造成了很大的威脅，尤其在軍事、醫(yī)療及商業(yè)等對信息完整性和安全性要求較高的領(lǐng)域內(nèi)，信息的安全性更顯得尤為重要。數(shù)字圖像因其能夠承載大量信息而成為網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)闹饕獢?shù)據(jù)，而數(shù)字圖像的安全性也成為當(dāng)今社會信息科學(xué)領(lǐng)域日益關(guān)注的問題之一。由于數(shù)字圖像具有數(shù)據(jù)量大、冗余度高與像素間相關(guān)性強等特點，傳統(tǒng)的信息加密方法已不能適應(yīng)數(shù)字圖像加密的要求。秘密圖像共享技術(shù)就是隨著圖像加密技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運而生的。秘密圖像共享技術(shù)是立足于圖像處理中的一種有效的加密技術(shù)。秘密圖像共享，即將原秘密圖像按照一定的運算拆分成m個影子圖像并安全地分給不同的人保管，只有收集到其中的Hr Sm)個或更多的影子圖像才能夠恢復(fù)出原秘密圖像的信息，而少于r個影子圖像就無法恢復(fù)原圖像的任何信息。通過該技術(shù)既能夠防止權(quán)利過于集中，又能夠增強秘密圖像的安全性和完整性 ，同時在通信過程中丟失一部分信息的情況下仍能重構(gòu)出原秘密圖像，因此該技術(shù)非常適合于在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對重要數(shù)據(jù)的保護。早期的秘密圖像共享技術(shù)利用Shamir的(r，m)門限方案，將秘密圖像分割成若干似噪聲的影子圖像，影子圖像的尺寸通常小于原始圖像尺寸，這使得圖像傳輸過程中節(jié)省了大量的帶寬。Thien and Lin提出了一種縮小影子圖像尺寸的秘密共享方案，該方案將原秘密圖像像素灰度值重新排序，并將排序后的值作為Shamir(r，m)門限方案中共享多項式的系數(shù)。該方案可以將影子圖像的尺寸縮減為原圖像的1/r，并且圖像幾乎沒有損失，但該方案產(chǎn)生的影子圖像尺寸固定，不能夠適應(yīng)不同環(huán)境下的帶寬變化；此后，Huang andHsieh等人提出了一種漸進的秘密共享方案，該方案可以根據(jù)接收到的影子圖像的部分信息恢復(fù)原秘密圖像，獲得的影子圖像信息越多，恢復(fù)效果就越好，但是影子圖像尺寸固定，依然難以適應(yīng)帶寬變化的要求?？梢姡F(xiàn)有方案都沒有考慮到信道帶寬變化以及用戶對重構(gòu)圖像質(zhì)量需求的多樣性，這使得秘密圖像共享技術(shù)在靈活應(yīng)用上受到了很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種能夠靈活應(yīng)對信道帶寬變化以及用戶對重構(gòu)圖像質(zhì)量需求多樣性的秘密圖像共享方案。該方案可有效地克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點。本發(fā)明的技術(shù)方案由兩部分組成(1)發(fā)送端的秘密隱藏部分；(2)接收端的按需重構(gòu)部分。1.發(fā)送端的秘密隱藏部分，包括下列步驟第一步，塊壓縮感知編碼⑴.讀入一幅秘密圖像，并將秘密圖像分為多個互不重疊的、BXB大小的圖像塊；
⑵.將每一個圖像塊排列為B2X I的列向量Xi, i表示第i個圖像塊；(3).生成一fnBXB2大小的正交獨立同分布高斯隨機矩陣作為塊觀測陣OV其中
& = ^況.(向下取整)，MR為設(shè)定的觀測率；(4).對每一個圖像塊利用公式(I)進行BCS觀測Yi=O13Xi (I)其中，'是七的觀測值向量，大小SnBX I ; Ob是第i個圖像塊的觀測矩陣，每一個圖像塊均使用相同的Ob;(5).所有Ji組成大小為nBXN的觀測值矩陣Y，其中N是所有圖像塊的個數(shù)，保存觀測值矩陣Y，同時記錄觀測率MR ；第二步，將Y按照矩陣逐行掃描方式展開成行向量I'；第三步，非均勻量化編碼⑴ 尋找y'中所有元素絕對值的最大值max( |y'」I) (j=l，2，…，nBXN)，利用公式(2)將y'中各元素值y' j限定在-2048 2048之間，并將此動態(tài)范圍劃分為4096個量化單位，即量化步長A=I;
權(quán)利要求
1.一種基于塊壓縮感知的秘密圖像共享方法，其特征在于具體操作步驟如下1.發(fā)送端的秘密隱藏部分，包括下列步驟 第一步，塊壓縮感知編碼 (I).讀入一幅秘密圖像，并將秘密圖像分為多個互不重疊的、BXB大小的圖像塊， ⑵.將每一個圖像塊排列為B2X I的列向量Xi，i表示第i個圖像塊， (3).生成一AhbXB2大小的正交獨立同分布高斯隨機矩陣作為塊觀測陣ΦΒ，其中nB = \MR· Ja(向下取整)，MR為設(shè)定的觀測率， (4).對每一個圖像塊利用公式(I)進行BCS觀測 Υ =φΒΧ ⑴ 其中，71是11的觀測值向量，大小SnBXl，ΦΒ是第i個圖像塊的觀測矩陣，每一個圖像塊均使用相同的ΦΒ， (5).所有yi組成大小為nBXN的觀測值矩陣Y，其中N是所有圖像塊的個數(shù)，保存觀測值矩陣Y，同時記錄觀測率MR ； 第二步，將Y按照矩陣逐行掃描方式展開成行向量太; 第三步，非均勻量化編碼 (1).尋找y,中所有元素絕對值的最大值max(|y'」I) (j=l，2，…，nBXN)，利用公式(2)將j'中各元素值f j限定在-2048 2048之間，并將此動態(tài)范圍劃分為4096個量化單位，即量化步長Δ = 1，
全文摘要
一種基于塊壓縮感知的秘密圖像共享方法，屬于秘密圖像共享技術(shù)領(lǐng)域。特征是首先，讀入秘密圖像并對其進行分塊，根據(jù)信道帶寬及用戶需求，選擇合適的觀測率并將得到的觀測值量化編碼，產(chǎn)生二進制比特序列。將該序列依次轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，作為Shamir的(r，m)(r，m為正整數(shù)，且r≤m)門限方案中多項式的系數(shù)，產(chǎn)生m幅影子圖像，通過不同的信道傳給不同的參與者保管。接收端只需收到其中r幅影子圖像的全部或部分信息，進行相應(yīng)的逆操作，即可逐漸地重構(gòu)出原秘密圖像。本發(fā)明可以靈活適應(yīng)信道帶寬變化以及用戶對重構(gòu)圖像質(zhì)量需求的多樣性，適用于不同信道帶寬條件及對圖像質(zhì)量有可伸縮要求的應(yīng)用環(huán)境中傳輸秘密圖像信息。
文檔編號H04N7/26GK103037223SQ201210540639
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者劉麗, 王安紅, 李志宏, 劉文杰, 邢志偉 申請人:太原科技大學(xué)