CN113744112B - 一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，涉及信息隐藏技术领域，利用载体最低位面的自然随机性，根据灰度图像最低位面的统计特性生成密钥，保证密钥随机性的同时又具有一定的健壮性，本发明引入了密钥，增强了秘密信息的安全性；本发明基于载体随机性对秘密信息进行随机化伪装，从载体本身获取密钥信息，提高隐写术的安全性。

Description

一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法
技术领域
本发明涉及信息隐藏技术领域，特别涉及一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法。
背景技术
当今信息隐藏技术的应用越来越广泛，大多数隐写算法的主要目的在于提高嵌入容量和降低失真度，此类方法的安全性不高。在2001年Toby Sharp首次提出了在信息隐藏技术中使用密钥的思想，提高了隐写术安全性。在后续的时间中，将密码用于信息隐藏的方法基本都沿袭了Sharp的思路，从载体外部额外设置加密密钥，但方法都并未将密码技术与信息隐藏算法充分结合。
针对现有技术存在的问题，本申请提供了一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，基于载体随机性对秘密信息进行随机化伪装，从载体本身获取密钥信息，提高隐写术的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，基于载体随机性对秘密信息进行随机化伪装，从载体本身获取密钥信息，提高隐写术的安全性。
本发明提供了一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，包括以下步骤：
提取密钥载体的灰度图Co，将灰度图Co的最低位面转化为二进制序列，将二进制序列分为m组，每组包含奇数个二进制位，若组内0的个数大于1的个数，则密钥值取0，若组内0的个数小于1的个数，则密钥值取1，按m个组的顺序组合多个密钥值得到密钥K；
采用密钥K加密明文消息Me得到密文Ci；
获取灰度图Co的直方图，将直方图中峰值点和零点之间的点向上或向下进行平移，得到在原灰度值的基础上加一或减一的空灰度值；
分析密文Ci中每一位对应的值，若对应的值为0，则该密文Ci对应的灰度值保持不变，若对应的值为1，则对应的灰度值更改为空灰度值，综合分析后的灰度值，得到隐藏后的呈灰度图状态的伪装对象St。
进一步地，还包括：
将伪装对象St发送至接收方，接收方从灰度值与空灰度值中提取密文Ci，并平移恢复直方图，得到密钥载体的灰度图Co，从灰度图Co中提取出密钥K，利用密钥K解密得到明文消息Me。
进一步地，所述灰度图Co的最低位面转化为二进制序列的步骤为：
将密钥载体的灰度图转化为n*n的矩阵；
根据n*n的矩阵提取预备密钥，将预备密钥按行转换为二进制序列。
进一步地，所述提取预备密钥的方法为：
将灰度图的n*n矩阵利用公式输出预备密钥。
进一步地，所述灰度图Co的最低位面的获取步骤为：
利用matlab中的imread函数获取灰度图Co的数字矩阵；
对数字矩阵中的每个数值进行模二运算，得到最低位面。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明提出的一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，利用载体最低位面的自然随机性，根据灰度图像最低位面的统计特性生成密钥，保证密钥随机性的同时又具有一定的健壮性，本发明引入了密钥，增强了秘密信息的安全性；本发明基于载体随机性对秘密信息进行随机化伪装，从载体本身获取密钥信息，提高隐写术的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的随机化伪装隐写流程图；
图2为本发明实施例提供的随机化伪装提取流程图；
图3为本发明实施例提供的可逆信息隐藏载体图像与伪装对象直方图的对比图。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
参照图1-图3，本发明提供了一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，包括以下步骤：
提取密钥载体的灰度图Co，将灰度图Co的最低位面转化为二进制序列，将二进制序列分为m组，每组包含奇数个二进制位，若组内0的个数大于1的个数，则密钥值取0，若组内0的个数小于1的个数，则密钥值取1，按m个组的顺序组合多个密钥值得到密钥K，转化为二进制序列的转化公式为
采用密钥K加密明文消息Me得到密文Ci；
获取灰度图Co的直方图，将直方图中峰值点和零点之间的点向上或向下进行平移，得到在原灰度值的基础上加一或减一的空灰度值；
分析密文Ci中每一位对应的值，若对应的值为0，则该密文Ci对应的灰度值保持不变，若对应的值为1，则对应的灰度值更改为空灰度值，综合分析后的灰度值，得到隐藏后的呈灰度图状态的伪装对象St。
其中，所述灰度图Co的最低位面，指256级灰度图的每一个像素都是由八位二进制表示的，而由八位二进制的最后一位构成的就是最低位面，所以提取最低位面就相当于提取这个图片的每一个像素点的八位二进制的最后一位。所述灰度图Co的最低位面的获取步骤为：
利用matlab中的imread函数获取灰度图Co的数字矩阵；
对数字矩阵中的每个数值进行模二运算，得到最低位面。
其中，密钥载体为用于信息隐藏的载体图片，称其为密钥载体，原因如下：
a.密钥载体是要用于进行信息隐藏的载体。
b.加密明文信息的密钥也来自于该载体，故称其为密钥载体。
实施例1
参照图2，将伪装对象St发送至接收方，接收方从灰度值h与空灰度值(h+1或h-1)中提取密文Ci，并平移恢复直方图，得到密钥载体的灰度图Co，从灰度图Co中提取出密钥K，利用密钥K解密得到明文消息Me。
实施例2
所述二进制序列提取密钥K的步骤为：
将密钥载体的灰度图转化为n*n的矩阵；
根据n*n的矩阵提取预备密钥，将预备密钥按行转换为二进制序列；
将二进制序列分为m组，每组包含奇数个二进制位；
通过生成密钥，密钥为K＝K1，K2，…Km。
所述提取预备密钥的方法为：
将灰度图的n*n矩阵利用公式输出预备密钥。
其中，奇数组指将最低位面写成二进制序列，然后每奇数个二进制序列成为一组，故称为奇数组。每一个奇数组会生成1bit的密钥。密钥K是Ki的集合，Ki指的是第i bit的密钥，而K指的是K1,K2,...等整体密钥的集合。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：
提取密钥载体的灰度图Co，将灰度图Co的最低位面转化为二进制序列，将二进制序列分为m组，每组包含奇数个二进制位，若组内0的个数大于1的个数，则密钥值取0，若组内0的个数小于1的个数，则密钥值取1，按m个组的顺序组合多个密钥值得到密钥K；
采用密钥K加密明文消息Me得到密文Ci；
获取灰度图Co的直方图，将直方图中峰值点和零点之间的点向上或向下进行平移，得到在原灰度值的基础上加一或减一的空灰度值；
分析密文Ci中每一位对应的值，若对应的值为0，则该密文Ci对应的灰度值保持不变，若对应的值为1，则对应的灰度值更改为空灰度值，综合分析后的灰度值，得到隐藏后的呈灰度图状态的伪装对象St。
2.如权利要求1所述的一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，其特征在于，还包括：
将伪装对象St发送至接收方，接收方从灰度值与空灰度值中提取密文Ci，并平移恢复直方图，得到密钥载体的灰度图Co，从灰度图Co中提取出密钥K，利用密钥K解密得到明文消息Me。
3.如权利要求1所述的一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，其特征在于，所述灰度图Co的最低位面转化为二进制序列的步骤为：
将密钥载体的灰度图转化为n*n的矩阵；
根据n*n的矩阵提取预备密钥，将预备密钥按行转换为二进制序列。
4.如权利要求3所述的一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，其特征在于，所述提取预备密钥的方法为：
将灰度图的n*n矩阵利用公式输出预备密钥。
5.如权利要求1所述的一种基于载体随机性的对称信息隐藏方法，其特征在于，所述灰度图Co的最低位面的获取步骤为：
利用matlab中的imread函数获取灰度图Co的数字矩阵；
对数字矩阵中的每个数值进行模二运算，得到最低位面。
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