CN105468985B - 秘密图像分割保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秘密图像分割保护方法。当一张图片因为含有秘密需要保护，为了避免存放在某一个地方造成泄漏(遗失或被窃)，图片拥有者可以将原图片彻底销毁，销毁之前将其分成3份影子图片，单独从每份影子图片中都无法看到原图片内容，需要恢复原图片时，只需要其中的任意两份影子图片就可以无失真地恢复出原图片。本发明可以很好的保护个人的图片隐私或其它方面的图像秘密，即使不慎丢失秘密图像的影子图片，也不会丢失任何信息，起到很好的保密作用。

Description

秘密图像分割保护方法

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种秘密图像分割保护方法。

背景技术

便携式照相设备的普及给我们的生活带来了极大的便利，特别是当这些照相设备与通信设备的结合，比如智能手机，使我们可以随时随地拍照记录重要场景并分享到社交网络。但是一些图像的分享可能会给我们的生活带来很大的麻烦，比如医疗图像，工程设计图纸，甚至是军事卫星图像，它们有的涉及个人隐私、商业机密、甚至是国家安全，一旦泄露后果不堪设想。目前的图像加密方法可以解决这一问题，但它们大都操作复杂，而且用户需要记住下对应的解密密钥。随着用户保密文件增多，用户需要记住的密钥也就随之增加，换句话说，为了保证秘密文件的安全，用户还需要一个好的密钥管理方法。

发明内容

本发明提供一种不需要加密的图片保护方法。当一张图片因为含有秘密需要保护，为了避免存放在某一个地方造成泄漏(遗失或被窃)，图片拥有者可以将原图片彻底销毁，销毁之前将其分成3份影子图片，单独从每份影子图片中都无法看到原图片内容，需要恢复原图片时，只需要其中的任意两份影子图片就可以无失真地恢复出原图片。本发明可以很好的保护个人的图片隐私或其它方面的图像秘密，即使不慎丢失秘密图像的影子图片，也不会丢失任何信息，起到很好的保密作用。

本发明的技术方案包括矩阵分解部分、影子图像生成部分以及秘密图像合成部分。

一.矩阵分解部分：

从数字图片上来说，图片的本质就是一个矩阵。

第一步：首先选择一张秘密图像S，定义这个秘密图像S的灰度级图像矩阵为S_m×n，把它的灰度值s_hk分成两个等量的灰度值a_hk和b_hk，即s_hk＝a_hk||b_hk；其中：s_hk占8bits，a_hk和b_hk分别都占4bits；a_hk∈[0，15]；b_hk∈[0，15]；1≤h≤m,1≤k≤n，m和n是自然数，||表示合成。

第二步：构建A和B两个矩阵，它们的维度和S_m×n的维度相同，a_hk和b_hk分别是矩阵A和矩阵B的元素。

二.影子图像生成部分：

第一步：为了实现秘密图像的无失真恢复，根据图像像素值的特点(像素值在0-255之间)，随机生成一个素数p，而p的最大值不能超过255。此外根据在伽罗华域中的拉格朗日插值算法，系数a_hk、b_hk和使用者选择的参数x_i不能比所选择的随机素数p大。对于秘密图像S的像素值，构造一个公共的函数f_hk(x)＝(a_hk+b_hkx)modp；其中：16﹤p﹤255，p≥a_hk，p≥b_hk。

第二步：从函数f_hk(x)中获取三个不同像素值影子图像S₁、S₂和S₃，S₁＝{f_hk(x₁)},S₂＝{f_hk(x₂)},S₃＝{f_hk(x₃)}；x₁,x₂,x₃∈GF(p)。

第三步：把原来的秘密图像销毁掉，并且把从秘密图像分离出来的三个影子图像分别保存在电脑上、手机上或者云端。

三.秘密图像合成部分：

使用者要想恢复出原始的秘密图像，必须要在之前分解出的三个影子图像中随机选两个出来。

第一步：从保存的影子图像中任意选出两张影子图像S_i和S_j；i,j∈{1,2,3}。

第二步：构建恢复函数：

第三步：：用a′_hk和b′_hk进行合成操作，得到s′_hk＝a′_hk||b′_hk，在S'中保存每个像素S′_hk，最后这个新的秘密图像S'就被生成出来。

具体实施方式

下面通过一个具体的实施例来描述本发明以及获得的效果。

一.矩阵分解：

对于一个4×4的秘密图像矩阵S，我们把它用二进制的形式表示出来：

接下来把灰度值s_hk分成两个相等的灰度值a_hk和b_hk，即s_hk＝a_hk||b_hk，最后我们成功的把矩阵A和矩阵B从秘密图像矩阵S中分离出来：

二.影子图像生成：

构造公共函数：

f₁₁(x)＝13mod17；

f₁₂(x)＝(10+x)mod17；

f₁₃(x)＝(15+5x)mod17；

f_hk(x)＝(a_hk+b_hkx)mod17；

f₄₄(x)＝(2+4x)mod17；

1≤h≤4；1≤k≤4；a_hk∈A；b_hk∈B。

接下来计算并生成影子图像：

三.秘密图像合成：

选择两个影子图像S₁和S₂，并且对它们进行合成操作：

a′₁₁＝[16×13+2×13]mod17＝13mod17；

a′₁₂＝[16×12+2×11]mod17＝10mod17；

a′_hk＝[16×f_hk(2)+2×f_hk(1)]mod17；

a′₄₄＝[16×10+2×6]mod17＝2mod17；

b′₁₁＝[16×13+13]mod17＝0mod17；

b′₁₂＝[16×11+12]mod17＝1mod17；

b′_hk＝[16×f_hk(1)+f_hk(2)]mod17；

b′₄₄＝[16×6+10]mod17＝4mod17；

f_hk(1)∈S₁；f_hk(2)∈S₂；即：

最后，秘密图像被生成：

Claims (2)

1.一种秘密图像分割保护方法，所述方法包括图像矩阵分解步骤和影子图像生成步骤；所述图像矩阵分解步骤包括：

(1)定义秘密图像S的灰度级图像矩阵为S_m×n，灰度值为s_hk，并把s_hk分成两个等量的灰度值a_hk和b_hk，即s_hk＝a_hk||b_hk；其中：s_hk占8bits，a_hk和b_hk分别都占4bits；a_hk∈[0，15]；b_hk∈[0，15]；1≤h≤m；1≤k≤n；m和n是自然数；符号||表示合成；

(2)构建A和B两个矩阵，它们的维度和S_m×n的维度相同，a_hk和b_hk分别是矩阵A和矩阵B的元素；

所述影子图像生成步骤包括：

(1)根据图像像素值的特点随机生成一个素数p，构造一个公共的函数f_hk(x)＝(a_hk+b_hkx)mod p；其中：16﹤p﹤255；p≥a_hk，p≥b_hk；

(2)从函数f_hk(x)中获取三个不同像素值影子图像S₁、S₂和S₃，S₁＝{f_hk(x₁)},S₂＝{f_hk(x₂)},S₃＝{f_hk(x₃)}；x₁,x₂,x₃∈GF(p)；

(3)销毁原来的秘密图像，并且把从秘密图像分离出来的三张影子图像S₁、S₂和S₃分别保存在不同的存储端。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括图像合成步骤，所述图像合成步骤包括：

(1)从保存的影子图像中任意选出两张影子图像S_i和S_j；i,j∈{1,2,3}；

(2)构建恢复函数：

(3)用a′_hk和b′_hk进行合成操作，得到s′_hk＝a′_hk||b′_hk；在S′中保存每个像素S′_hk，生成新的秘密图像S′。