CN110602349B - 关联图像内容安全保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了关联图像内容安全保护的方法，关联图像内容安全保护的方法，包括获得防篡改保护的图像组以及对被篡改的图像组进行检测与恢复；图像组内的图像防篡改操作及可恢复信息生成步骤如下：S1、提取表达信息；S2、清空图像的低三位；S3、通过秘密分享得到秘密分享中间份额；S4、将秘密分享中间份额拼接并平分；S5、对待二次分享初始份额再次进行秘密分享；S6、针对最终份额信息进行哈希校验；S7、将最终份额信息和哈希值嵌入到n个图像中的低3位中。本发明中采用了中间份额复用的方法进行再次分享，使得分享份额能够图像组内满足既定的门限性质，通过哈希认证信息与图像秘密分享冗余信息联合的方法实现了图像的篡改检测和恢复。

Description

关联图像内容安全保护的方法

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及关联图像内容安全保护的方法。

背景技术

随着当今互联网的飞速发展，曾经受限于网络带宽和存储容量的信息传递方式己经变得多种多样。图像、视频、声音以及文本等众多多媒体技术己经成为信息传递的主要方式。有研究表明，人类接收的信息有70％来自视觉。图像信息作为当前被广为利用、不可或缺的表达信息手段，在视觉信息中又占有着相当大的比例。这些传输的信息可能会涉及到商业机密、军事机密或者个人隐私等，图像信息的存储和传输，安全问题始终要被首要考虑。

针对上述问题，本专利所提出的关联图像间的内容安全保护技术对图像信息在存储与传输过程中起到了至关重要的作用。进一步地，关联图像指的是一组连续的具有相关联意义的图像，该组图像间的每张都具有一定的意义，组合在一起能够构成特定的环境、场景或情节。而关联图像在科技生活中运用的也十分广泛，比如：例一，城市和高速公路中遍及的视频监控，为当今社会的安宁与发展保驾护航。当视频信息截成一张张图片时，该组图片所构成的具有固定含义的关联图像。当抽取或篡改某一张或某几张图像时，关联图像所表达的意义就会被更改。例二，近期的文学作品、影视作品的版权问题也是当下的热门话题之一，连续的文字与影像资料都可以视为是具有关联意义的信息，而其中部分或连续信息都可以看做是关联信息的组成部分，著作权人不仅对于整部著作享有版权，更是对文学或影视著作中的每部分都具有版权，关联信息的内容保护正是能够实现该目的。例三，法庭中的呈堂证供若为一系列的连续图像、影像资料时，也可将其称为内容相关联的信息，若将其抽取或剥离，得出的结论也一定是不客观、不公正的。基于上述观点与实例的支撑，本专利以例一中所涉及到的现象与情况为基准，着重实现在视频数据中呈现的关联图像内容的安全保护方案。

信息技术的发展将视频数据的应用推上了新的高度，大数据时代对视频数据安全也提出了新的要求。高清视频监控的应用在高速公路及城市道路的交通管理和城市公共安全方面起到了非常重要的作用，城市化的迅猛发展带来了经济效益的同时还带来了城市交通问题和犯罪等城市公共安全问题。

为此，我们提出关联图像内容安全保护的方法来解决上述问题。

发明内容

本专利提出了一种基于秘密分享的图像组篡改检测及恢复方法。本专利的方法中使用了秘密分享模式，将每幅图像经过多次秘密分享方法将其信息分存在图像组内的图像中。由于在图像组内有k个图像未被篡改的情况下根据秘密分享方法就可以恢复出原始信息，因此被篡改图像就可以被恢复。

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的关联图像内容安全保护的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

关联图像内容安全保护的方法，包括获得防篡改保护的图像组以及对被篡改的图像组进行检测与恢复；

图像组内的图像防篡改操作及可恢复信息生成步骤如下：

S1、灰度图像的每个像素是由8位组成的，将每幅灰度图像的每个像素高4位取出作为图像的表达信息，记为(S₁，S₂，...，S_n)；

S2、将图像的低三位清空；

S3、对n个图像的对应位置的n个像素高4位截断像素值(S₁，S₂，...，S_n)采用(n，n+r)秘密分享的方法进行秘密分享，得到r个秘密分享中间份额(R₁，R₂，...，R_r)；

S4、将r个秘密分享中间份额进行拼接并平分成k份，形成k个待二次分享的初始份额(U₁，U₂，...，U_k)；

S5、将S4中的k个待二次分享初始份额(U₁，U₂，...，U_k)按照(k，n)秘密分享的方法进行秘密分享，得到n个最终份额(F₁，F₂，...，F_n)；

S6、针对每个图像，对S1中的图像高四位信息及准备嵌入到图像的最终份额信息{S_i，F_i}，i＝1，2，...，n，进行哈希校验，n个图像每个图像可得到一个哈希值H_i，i＝1，2，...，n；

S7、将n个最终份额和n个图像哈希值{H_i，F_i}，依次嵌入到n个图像中的低3位中，i＝1，2，...，n。

优选地，被篡改的图像组进行检测与恢复的步骤如下：

(1)、对每幅图像，用同样的哈希方法得到新计算的哈希值H′_i，i＝1，2，...，n，跟嵌入的哈希值进行对比，如H′_i≠H_i，说明本幅图像被篡改；

(2)、从未被篡改的n-r幅图像中，提取未被篡改的秘密分享份额信息(F_i1，F_i2，...，F_ik)，这里

(3)、对n-r幅图像的最终份额信息(F_i1，F_i2，...，F_ik)采用秘密分享恢复的方法，恢复出r个临时份额的信息(F_j1，F_j2，...，F_jr)；

(4)、将步骤(2)中的n-r幅图像的份额(F_i1，F_i2，...，F_ik)和步骤三计算得到的r个临时份额信息(F_j1，F_j2，...，F_jr)按照图像顺序拼接起来，取前k个份额信息进行拼接，并平分成r个中间份额(Z_j1，Z_j2，...，Z_jr)；

(5)、将n-r幅未被篡改的图像高四位截断像素信息形成n-r个份额(S_i1，S_i2，...，S_ik)，并联合步骤(4)中得到的r个中间份额信息(Z_j1，Z_j1，...，Z_jr)，采用秘密分享恢复方法进行被篡改图像高四位bit信息的恢复(S_i1，S_i2，...，S_ik)；

(6)、将恢复出来的被篡改图像的高四位bit信息(S_i1，S_i2，...，S_ik)转成图像形式。

与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

在关联图像的内容安全保护方法中，单个图像的篡改是可以通过哈希校验的方法进行校验的，由于采用了秘密分享的方法，图像分享的秘密份额信息是分存在图像中的所有图像中的，因此部分图像的篡改还能够保留一定数量的秘密分享份额，这些秘密分享份额足够恢复出被篡改的不可用份额信息。在本方法中采用了中间份额复用的方法进行再次分享，使得分享份额能够图像组内满足既定的门限性质。在图像组安全保护中，通过哈希认证信息与图像秘密分享冗余信息联合的方法实现了图像的篡改检测和恢复。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

关联图像内容安全保护的方法，包括获得防篡改保护的图像组以及对被篡改的图像组进行检测与恢复；

设n表示图像组内图像数，k表示未被篡改图像数，r表示被篡改图像r＝n-k。假设每个图像包含p个像素。图像组内的图像防篡改操作及可恢复信息生成描述如下：

步骤一：灰度图像的每个像素是由8位组成的，将每幅灰度图像的每个像素高4位取出作为图像的表达信息，记为(S₁，S₂，...，S_n)；

步骤二：将图像的低三位清空；

步骤三：对n个图像的对应位置的n个像素高4位截断像素值(S₁，S₂，...，S_n)采用(n，n+r)秘密分享的方法进行秘密分享，得到r个秘密分享中间份额(R₁，R₂，...，R_r)；

步骤四：将r个秘密分享中间份额进行拼接并平分成k份，形成k个待二次分享的初始份额(U₁，U₂，...，U_k)；

步骤五：将步骤四中的k个待二次分享初始份额(U₁，U₂，...，U_k)按照(k，n)秘密分享的方法进行秘密分享，得到n个最终份额(F₁，F₂，...，F_n)；

步骤六：针对每个图像，对步骤一中的图像高四位信息及准备嵌入到图像的最终份额信息{S_i，F_i}，i＝1，2，...，n，进行哈希校验，n个图像每个图像可得到一个哈希值H_i，i＝1，2，...，n；

步骤七：将n个最终份额和n个图像哈希值{H_i，F_i}，依次嵌入到n个图像中的低3位中，i＝1，2，...，n。

经过以上步骤就可以得到防篡改保护的图像组，当部分图像被篡改(假设r幅)，可以进行篡改图像的恢复。

以下是图像组内篡改检测与恢复：

步骤一：对每幅图像，用同样的哈希方法得到新计算的哈希值H′_i，i＝1，2，...，n，跟嵌入的哈希值进行对比，如H′_i≠H_i，说明本幅图像被篡改；

步骤二：从未被篡改的n-r幅图像中，提取未被篡改的秘密分享份额信息(F_i1，F_i2，...，F_ik)，这里

步骤三：对n-r幅图像的最终份额信息(F_i1，F_i2，...，F_ik)采用秘密分享恢复的方法，恢复出r个临时份额的信息(F_j1，F_j2，...，F_jr)；

步骤四：将步骤二中的n-r幅图像的份额(F_i1，F_i2，...，F_ik)和步骤三计算得到的r个临时份额信息(F_j1，F_j2，...，F_jr)按照图像顺序拼接起来，取前k个份额信息进行拼接，并平分成r个中间份额(Z_j1，Z_j2，...，Z_jr)；

步骤五：将n-r幅未被篡改的图像高四位截断像素信息形成n-r个份额(S_i1，S_i2，...，S_ik)，并联合步骤(4)中得到的r个中间份额信息(Z_j1，Z_j2，...，Z_jr)，采用秘密分享恢复方法进行被篡改图像高四位bit信息的恢复(S_i1，S_i2，...，S_ik)；

步骤六：将恢复出来的被篡改图像的高四位bit信息(S_i1，S_i2，...，S_ik)转成图像形式。

经过以上步骤可以完成图像组内被篡改图像的恢复。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.关联图像内容安全保护的方法，其特征在于，包括获得防篡改保护的图像组以及对被篡改的图像组进行检测与恢复；

图像组内的图像防篡改操作及可恢复信息生成步骤如下：

S1、灰度图像的每个像素是由8位组成的，将每幅灰度图像的每个像素高4位取出作为图像的表达信息，记为(S₁，S₂，...，S_n)；

S2、将图像的低三位清空；

S3、对n个图像的对应位置的n个像素高4位截断像素值(S₁，S₂，...，S_n)采用(n，n+r)秘密分享的方法进行秘密分享，得到r个秘密分享中间份额(R₁，R₂，...，R_r)；

S4、将r个秘密分享中间份额进行拼接并平分成k份，形成k个待二次分享的初始份额(U₁，U₂，...，U_k)；

S5、将S4中的k个待二次分享初始份额(U₁，U₂，...，U_k)按照(k，n)秘密分享的方法进行秘密分享，得到n个最终份额(F₁，F₂，...，F_n)；

S6、针对每个图像，对S1中的图像高四位信息及准备嵌入到图像的最终份额信息{S_i，F_i}，i＝1，2，...，n，进行哈希校验，n个图像每个图像可得到一个哈希值H_i，i＝1，2，...，n；

S7、将n个最终份额和n个图像哈希值{H_i，F_i}，依次嵌入到n个图像中的低3位中，i＝1，2，...，n。

2.根据权利要求1所述的关联图像内容安全保护的方法，其特征在于：被篡改的图像组进行检测与恢复的步骤如下：

(1)、对每幅图像，用同样的哈希方法得到新计算的哈希值H′_i，i＝1，2，...，n，跟嵌入的哈希值进行对比，如H′_i≠H_i，说明本幅图像被篡改；

(2)、从未被篡改的n-r幅图像中，提取未被篡改的秘密分享份额信息(F_i1，F_i2，...，F_ik)，这里

(3)、对n-r幅图像的最终份额信息(F_i1，F_i2，...，F_ik)采用秘密分享恢复的方法，恢复出r个临时份额的信息(F_j1，F_j2，...，F_jr)；

(4)、将步骤(2)中的n-r幅图像的份额(F_i1，F_i2，...，F_ik)和步骤三计算得到的r个临时份额信息(F_j1，F_j2，...，F_jr)按照图像顺序拼接起来，取前k个份额信息进行拼接，并平分成r个中间份额(Z_j1，Z_j2，...，Z_jr)；

(5)、将n-r幅未被篡改的图像高四位截断像素信息形成n-r个份额(S_i1，S_i2，...，S_ik)，并联合步骤(4)中得到的r个中间份额信息(Z_j1，Z_j2，...，Z_jr)，采用秘密分享恢复方法进行被篡改图像高四位bit信息的恢复(S_i1，S_i2，...，S_ik)；

(6)、将恢复出来的被篡改图像的高四位bit信息(S_i1，S_i2，...，S_ik)转成图像形式。