CN110136046A - 带有门限的两图像置乱隐藏及重构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有门限的两图像置乱隐藏及重构的方法，该方法要求两个图像的像素相同，两图像置乱隐藏过程为：首先根据给定的门限t确定出一组两两互质的素数m₁,m₂,...,m_n，然后对两图像的每个像素点分别做线性变换后再做模运算，得到的余数按原来的位置构成一幅子图像。记A和B在模m₁,m₂,...,m_n下的子图像分别为A₁,A₂,...,A_n和B₁,B₂,...,B_n，从得到的两组子图像中取出ν对子图，记为和；和；...；和，将这ν对图像对应位置的像素部分互换，得到新的子图分别记为和；和；...；和。进而得到置乱后的两组子图：和置乱后的两组子图像重构恢复原来两图像的过程为：首先从的两组子图和中恢复出无序的像素对{p_i,q_i}，然后将它们分别匹配给两图像，待所有的像素都准确地匹配后，原来两图像可以无损地恢复出。

Description

带有门限的两图像置乱隐藏及重构的方法

技术领域

本发明涉及图像信息隐藏与恢复技术领域，尤其涉及一种带有门限的两图像置乱隐藏及重构的方法。

背景技术

随着互联网数字多媒体技术的发展，信息的安全性问题由于涉及个人隐私、商业利益以及国家机密等领域而显得越来越重要。因此，对传输的信息进行可靠的加密处理，已成为当前信息安全领域最重要的研究方向。

由于数字图像具有数据量大以及由视觉引起的易迷惑性等特性，故以图像为载体的信息加密技术一直是信息安全传输的研究热点之一。对图像隐藏的其中一个技术是对其置乱，即发送方借助数学或其它技术，对待隐藏的数字图像作一定的变换使之无法识辨；在图像传输过程中，即使被非法身份者截获，仍无法从图像中获得原图像的信息，从而达到图像加密的目的。接收方可通过预定的方法进行解密，从而恢复原出图像。由于置乱方式的多样性，使得加密方法灵活多样，通信双方可灵活地选择多种技术来增加非法截获者的破译难度。现有的图像置乱的大多数都是基于单个图像的，对基于多个图像的置乱研究相对较少，提出多个图像的置乱方法，具有破译难度大、图像信息传输效率高等优点。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种带有门限的两图像置乱隐藏及重构的方法。

为了实现上述目的，本公开提供一种带有门限的两图像置乱隐藏方法，具有相同像素的两图像分别为A和B，包括以下步骤：

S1：根据给定的门限t确定出一组两两互质的模m₁,m₂,...,m_n；

S2：两图像的每个像素点分别做关于模m₁,m₂,...,m_n的同余运算，得A和B分别在模m₁,m₂,...,m_n下的子图像A₁,A₂,...,A_n和B₁,B₂,...,B_n；

S3：从子图像A₁,A₂,...,A_n和B₁,B₂,...,B_n中取出ν对子图：和和 和将ν对子图中对应位置的部分像素进行互换，得到新的子图分别记为和和和即A和B置乱后的子图像分别和

置乱隐藏后的两图像重构方法，包括以下步骤：

S1：计算其中j＝1,2,...,t，表示x关于m_j取模运算后的余数；

S2：计算M＝m₁m₂…m_t，M_i＝M/m_i，为M_i关于m_i的模逆，即满足同余关系式其中m_i，为M₂＝{m₁,...,m_t}中的任一模；

S3：计算：

S4：记计算

S5：求解方程(x-τ_i)²-(ξ_i,1-2τ_i)(x-τ_i)+ξ_i,2＝0的两个根:{x_i,1,x_i,2}；

S6：计算

S7:计算e_i,j:

根据值的大小，确定图像A的像素：

确定出图像B的像素：

S8：图像A的所有像素点p_i和图像B的所有像素点q_i确定后，恢复出图像A和B。

本发明的有益效果在于：

1.本发明充分利用给定的两个图像及它们子图像的信息来达到信息隐藏的目的，由于系统在隐藏阶段只涉及到同余运算，因此，设计难度相对容易；

2.本发明提供的基于广义中国余数定理的两图像置乱方法，由于非法用户无法确定哪些图片对以及图片对中的哪些像素点互换了，故无法用传统的中国剩余定理方法或搜索的法等去准确恢复出两图像，大大增加了非法用户的破译难度；

3.本发明提供的基于广义中国余数定理的两图像置乱方法在图像信息隐藏的整个过程中，没有额外附加多余的信息，故增加了图像信息的传输效率；

4.本发明提供的基于广义中国余数定理的两图像置乱的重建方法高效，所需的运算量小，且运算量不会随着共享者个数的增加而急剧增加；

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本发明所述的带有门限的两图像置乱隐藏方法的流程图；

图2是本发明所述的置乱隐藏后的两图像重构方法的流程图。

图3是图像A及模运算后的示图；

图4是图像B及模运算后的示图；

图5是ν对子图中对应位置的部分像素进行互换后的图像。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本发明涉及的带有门限的两图像置乱隐藏及重构的方法具体实现过程如下：(1)给定两个待传输的图像，选定一组合适的模；(2)将每个图像关于选定的模做模运算，分别得到各自的一组子图；(3)从两组子图中选出部分子图对，并将它们的部分像素互换；(4)得到两组新的子图，即为部分像素置换后的隐藏图像；(5)用广义的中国余数定理对两个图像对的像素进行恢复；(6)将得到的信息对进行恰当的分类，直至所有的像素对都准确地分类后即可恢复出原来两图像。

如图1所示，带有门限的两图像置乱隐藏方法，两图像分别为A和B，包括以下步骤：

S1：根据给定的门限t确定出一组两两互质的模m₁,m₂,...,m_n。

S2：两图像的每个像素点分别做关于模m₁,m₂,...,m_n的同余运算，计算：

其中M₁＝{m_n-t+2,...,m_n},M₂＝{m₁,...,m_t}。

S3：选取与模m₁,m₂,...,m_n均互质的m₀，且m₀满足m₀D_L＜D(M₂)。

S4：对A的所有像素p_i和B的所有像素q_i，做如下模运算，得A和B分别在模m₁,m₂,...,m_n下的子图像像素a_i,j,b_i,j：

p_i+k_pm₀≡a_i,jmodm_j,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n

q_i+k_qm₀≡b_i,jmodm_j,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n

其中,k_p和k_q分别满足p_i+k_pm₀∈(D_L,D(M₂))，q_i+k_qm₀∈(D_L,D(M₂))，S为图像的总像素数。

根据上述计算，得A和B分别在模m₁,m₂,...,m_n下的子图像A₁,A₂,...,A_n和B₁,B₂,...,B_n。

S5：从子图像A₁,A₂,...,A_n和B₁,B₂,...,B_n中取出ν对子图：和和 和为了保证两图像能从置乱后的子图像中无损地恢复出来，要求ν满足其中表示关于x上取整。将ν对子图中对应位置的部分像素进行互换，得到新的子图分别记为和和和即A和B置乱后的子图像分别和

如图2所示，置乱隐藏后的两图像重构方法，包括以下步骤：

S1：计算其中j＝1,2,...,t，表示x关于m_j取模运算后的余数；

S2：计算M＝m₁m₂…m_t，M_i＝M/m_i，为M_i关于m_i的模逆，即满足同余关系式其中m_i，为M₂＝{m₁,...,m_t}中的任一模；

S3：计算：

S4：记计算

S5：求解方程(x-τ_i)²-(ξ_i,1-2τ_i)(x-τ_i)+ξ_i,2＝0的两个根:{x_i,1,x_i,2}；

S6：计算

S7:计算e_i,j:

根据值的大小，确定图像A的像素：

确定出图像B的像素：

S8：图像A的所有像素点p_i和图像B的所有像素点q_i确定后，恢复出图像A和B。

本发明涉及的带有门限的两图像置乱隐藏及重构的方法，两组子图像和中的部分图像的像素已互换。因为无法确定哪些图片对以及图片对中的哪些像素点互换了，故无法用传统的中国剩余定理方法或搜索的法等去准确恢复出两图像，这大大增加了非法用户的破译难度。

两组子图像中的部分图像对和和和通过对图像对的部分像素信息互换而达到信息隐藏的目的。因为在图像信息隐藏的整个过程中，没有额外附加多余的信息，故增加了图像信息的传输效率。

置乱隐藏后的两图像重构方法运算量少，若用基于组合的方法或用搜索的方法来恢复两图像，则需要在正确求得两图像对应位置像素对的前提下，确定出像素值所对应的图像。由于运算量过大，这些方法很难实时地恢复出原来的两图像。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (4)

1.带有门限的两图像置乱隐藏方法，其特征在于，具有相同像素的两图像分别为A和B，包括以下步骤：

S1：根据给定的门限t确定出一组两两互质的模m₁,m₂,...,m_n；

S2：两图像的每个像素点分别做关于模m₁,m₂,...,m_n的同余运算，得A和B分别在模m₁,m₂,...,m_n下的子图像A₁,A₂,...,A_n和B₁,B₂,...,B_n；

S3：从子图像A₁,A₂,...,A_n和B₁,B₂,...,B_n中取出ν对子图：和 和...；和将ν对子图中对应位置的部分像素进行互换，得到新的子图分别记为和 和...；和即A和B置乱后的子图像分别和

2.根据权利要求1所述的带有门限的两图像置乱隐藏方法，其特征在于，同余运算的具体步骤为：

S1：计算其中M₁＝{m_n-t+2,...,m_n},M₂＝{m₁,...,m_t}；

S2：选取与模m₁,m₂,...,m_n均互质的m₀，且m₀满足m₀D_L＜D(M₂)；

S3：对A的所有像素p_i和B的所有像素q_i，做如下模运算，得A和B分别在模m₁,m₂,...,m_n下的子图像像素a_i,j,b_i,j：

p_i+k_pm₀≡a_i,j mod m_j,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n

q_i+k_qm₀≡b_i,j mod m_j,i＝1,2,...,S,j＝1,2,...,n

其中,k_p和k_q分别满足p_i+k_pm₀∈(D_L,D(M₂))，q_i+k_qm₀∈(D_L,D(M₂))，S为图像的总像素数。

3.根据权利要求1所述的带有门限的两图像置乱隐藏方法，其特征在于，ν满足其中表示关于x上取整。

4.置乱隐藏后的两图像重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：计算其中j＝1,2,...,t，表示x关于m_j取模运算后的余数；

S2：计算M＝m₁m₂…m_t，M_i＝M/m_i，为M_i关于m_i的模逆，即满足同余关系式其中m_i，为M₂＝{m₁,...,m_t}中的任一模；

S3：计算：

S4：记计算

S5：求解方程(x-τ_i)²-(ξ_i,1-2τ_i)(x-τ_i)+ξ_i,2＝0的两个根:{x_i,1,x_i,2}；

S6：计算

S7:计算e_i,j:

根据值的大小，确定图像A的像素：

确定出图像B的像素：

S8：图像A的所有像素点p_i和图像B的所有像素点q_i确定后，恢复出图像A和B。