CN106875323B - 一种基于图像加密的信息隐藏方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于图像加密的信息隐藏方法及其装置，包括将图像信息转换为数字像素矩阵信息；数字像素矩阵信息分解成k1、k2、k3......kn若干个x*x像素大小的矩阵块；然后使用加密模块进行加密，即使用密钥组b1、b2、b3......bn分别对矩阵块进行加密，得到加密的矩阵块，其中每个矩阵块中的所有像素点使用同一个密钥；在使用隐藏模块对加密的矩阵块进行图像数据信息的隐藏。实现了信息隐藏的方法，该方法提高了信息隐藏的安全性，并且加强了身份验证，是一种实现信息隐藏的新方法。

Description

一种基于图像加密的信息隐藏方法及其装置
技术领域
本发明属于信息隐藏领域，涉及一种实现信息隐藏的方法，尤其是一种基于图像加密的信息隐藏方法；本发明还涉及一种基于图像加密的信息隐藏装置。
背景技术
随着计算机和互联网技术的发展，信息安全问题变得日益突出。在国家安全机构，及其他情报部门，以及在某些大型企业的信息交流中，如何有效的保障数字化信息的机密性、完整性、可用性、可控性是当前信息安全领域亟待解决的重要课题。
现有的信息隐藏方法，均是直接在数字信息的基础上，对数字信息进行隐藏，解密者需要信息隐藏人员的隐藏密钥才能够获取到原始信息内容。而图像加密主要是针对二维图像进行转换，然后在采用加密算法将图像信息加密保护起来，而解密者需要对图像进行解密才能够得到图像的原始信息。
将图像加密应用在信息隐藏技术上，即将图像作为载体，然后对图像进行加密，然后在对加密内容进行信息隐藏，绝对的保障了数据的安全性，目前还没有对上述方法的研究，而该方法扩展了信息隐藏的一个新的领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于图像加密的信息隐藏方法。基于图像信息为载体，实现了信息隐藏的方法，该方法提高了信息隐藏的安全性，并且加强了身份验证，是一种实现信息隐藏的新方法。
本发明的目的还在于提供一种基于图像加密的信息隐藏装置，能够实现上述信息隐藏方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种基于图像加密的信息隐藏方法，包括以下步骤：步骤1，将图像信息转换为数字像素矩阵信息；步骤2，将数字像素矩阵信息分解成k1、k2、k3......kn若干个x*x像素大小的矩阵块；步骤3，使用密钥组b1、b2、b3......bn分别对矩阵块进行加密，得到加密的矩阵块，其中每个矩阵块中的所有像素点使用同一个密钥；步骤4，对加密的矩阵块进行图像数据信息的隐藏。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中步骤4中数据信息的隐藏的具体过程是：将矩阵块中每个像素点保留最高的多位二进制数据，并且将该高位数据转换为小于16的十进制数字；遍历每个矩阵块中所有的高位数据，并进行初步转换。
其中初步转换的具体过程是：将遍历的15数据进行减1运算，并标记为1：将遍历得到0的数据进行加1运算，并标记为1；将值为14或1的数据不变，并标记为0。
其中数据信息的隐藏还包括对每个矩阵块内转换后的数据进行模16的减法操作，即在每个矩阵块内选择一个参考标准，然后其他每个转换后的数据减去该参考标准。
其中参考标准选择为每个矩阵块内右下角的数据。
本发明的另一目的是提供一种基于图像加密的信息隐藏装置，包括加密模块，隐藏模块，逆隐藏模块和解密模块；其中加密模块对图像进行加密之后，隐藏模块再对加密信息进行数据隐藏；其中可逆隐藏模块在隐藏信息操作之后，解密模块对其加密内容进行解密。
其中该装置还包括图像获取模块。
本发明的有益效果是：该方法在对图像信息加密之后，然后再进行图像信息的隐藏，因此该图像数据的信息安全有了两层的保障；在得到图像加密隐藏后的数据信息之后，接收人需要得到隐藏编码和密钥才能够将图像信息的原始内容打开，完全保障了数据信息的安全，并且基于图像加密的数据隐藏方法，为数据安全和信息隐藏的秘密性扩展了一个新的解决思路。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述：
本发明一种基于图像加密的信息隐藏装置，包括图像获取模块，图像获取模块能够直接或者间接的获取到图像信息；加密模块用于对图像信息进行加密，加密之后通过隐藏模块将加密后的图像再进行数据隐藏。逆隐藏模块用于的数据隐藏的图像进行逆隐藏，得到加密后的图像信息，然后使用解密模块对加密后的图像信息进行解密，得到图像的原本信息。
本发明一种基于图像加密的信息隐藏方法，具体过程是：
步骤1，实现了信息隐藏的方法，该方法提高了信息隐藏的安全性，并且加强了身份验证，是一种实现信息隐藏的新方法。
步骤2，将数字像素矩阵信息分解成k1、k2、k3......kn若干个x*x像素大小的矩阵块。
步骤3，使用密钥组b1、b2、b3......bn分别对矩阵块进行加密，得到加密的矩阵块，其中每个矩阵块中的所有像素点使用同一个密钥。
步骤4，对加密的矩阵块进行图像数据信息的隐藏，具体过程是：将矩阵块中每个像素点保留最高的多位二进制数据，并且将该高位数据转换为小于16的十进制数字；遍历每个矩阵块中所有的高位数据，并进行初步转换，然后在每个矩阵块内选择一个参考标准，参考标准为每个矩阵块内右下角的数据，然后其他每个转换后的数据减去该参考标准。其中初步转换的过程是：将遍历的15数据进行减1运算，并标记为1：将遍历得到0的数据进行加1运算，并标记为1；将值为14或1的数据不变，并标记为0。
本发明一种基于图像加密的信息隐藏方法的具体实施例是：
对510*510像素大小的RGB图像实现基于图像加密的信息隐藏方法，其中将该图像转化为3个8位二进制数字，以其中一个颜色通道为例，其他颜色通道方法类似：
步骤1，将510*510的RGB图像的每个像素点的R通道转换为8位二进制数字的像素矩阵信息；
步骤2，将像素矩阵信息分为k1、k2、k3......kn，共170*170个3*3像素大小的矩阵块，且每个矩阵块呈九宫格分布有9个8位二进制像素数字信息；
步骤3，确定密钥组b1、b2、b3......bn，n＝170*170；将上述密钥组与矩阵块一一配对，并且分别对矩阵块内的每一个像素数字信息加密，具体过程是：将每个8位二进制像素数字信息的前四位二进制数字信息作为高位分量，将后四位二进制数字信息作为低位分量，然后将高位分量和低位分量均转换为十进制数据；然后提取密钥进行加密，如密钥为7，则该数据模16减7求余得到加密后的数据，然后将其转换为二进制数据，再将高位和低位合成，得到加密后的数据。
例如矩阵块内的一个像素数字信息为01101100，则其高位分量为0110，低位分量为1100，转换为十进制后分别为6和12，然后进行求余运算分别得到(6-7)mod15＝14＝1110、(12-7)mod15＝5＝0101，合成之后加密数据为11100101。
步骤4，对步骤3中得到的加密数据再进行信息隐藏操作，将每个矩阵块中每个加密后的二进制像素数据信息的低位分量不变，高位分量转换为十进制数据，然后依次遍历每个矩阵块中的该数据，将遍历出的15进行减1运算，并标记为1；将遍历出的0数据进行加1运算，并标记为1；将遍历出的14和1数据不变，并标记为0。将得到的每个矩阵十进制数据信息选择右下角的数据作为参考数据，并且进行减操作，具体是：其他数据依次减去该参考数据，并且将结果即为D，然后转换为二进制，与低位分量结合后得到加密隐藏后的图像数据。
例如，加密后的一个矩阵数据为
Figure BDA0001213137310000051
将其高位分量转换为十进制数据为
Figure BDA0001213137310000052
经过初步转换之后得到的数据信息和标记为
Figure BDA0001213137310000061
经过初步转换之后得到的数据信息和标记为
Figure BDA0001213137310000062
经过减操作之后得到的数据信息为
Figure BDA0001213137310000063
最后转换为加密隐藏后的图像数据为
Figure BDA0001213137310000064
其中的14和15分别标记为0和1，并且第三行的15修改为14，而第一行的14保持不变，若待嵌入的两个二进制数据为0或1，则将第一行的14不变，第三行的14进行加1操作，分别代表嵌入0或1。
本发明的另一个具体实施例是：
对512*512像素大小的RGB图像实现基于图像加密的信息隐藏方法，该图像信息能够转换为3个8为二进制数字信息，分别代表3个颜色通道，这里以R通道为例，其他颜色通道类似：
步骤1，将512*512的RGB图像的每个像素点转换为3个8位二进制数字的像素矩阵信息，取其中R颜色通道的8为二进制数字信息。
步骤2，步骤2，将像素矩阵信息分为k1、k2、k3......kn，共170*170个3*3像素大小的矩阵块，还有341个2*2像素大小的矩阵块，且每个矩阵块呈九宫格分布有9个8位二进制像素数字信息，或呈田字格分别由4个8位二进制像素数字信息。
步骤3、步骤4同上。
本发明的方法还能够在其他图像格式上使用，如调色板图像、JPEG、TIFF等像素图像。

Claims (3)

1.一种基于图像加密的信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将图像信息转换为数字像素矩阵信息；
步骤2，将数字像素矩阵信息分解成k1、k2、k3......kn若干个x*x像素大小的矩阵块；
步骤3，使用密钥组b1、b2、b3......bn分别对矩阵块进行加密，得到加密的矩阵块，其中每个矩阵块中的所有像素点使用同一个密钥；
步骤4，对加密的矩阵块进行图像数据信息的隐藏，具体过程是：将矩阵块中每个像素点保留最高的多位二进制数据，并且将该高位数据转换为小于16的十进制数字；遍历每个矩阵块中所有的高位数据，并进行初步转换，然后在每个矩阵块内选择一个参考标准，参考标准为每个矩阵块内右下角的数据，然后其他每个转换后的数据减去该参考标准；其中初步转换的过程是：将遍历的15数据进行减1运算，并标记为1：将遍历得到0的数据进行加1运算，并标记为1；将值为14或1的数据不变，并标记为0。
2.根据权利要求1所述的基于图像加密的信息隐藏方法，其特征在于，所述数据信息的隐藏还包括对每个矩阵块内转换后的数据进行模16的减法操作，即在每个矩阵块内选择一个参考标准，然后其他每个转换后的数据减去该参考标准。
3.根据权利要求1所述的基于图像加密的信息隐藏方法，其特征在于，所述参考标准选择为每个矩阵块内右下角的数据。
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