CN116095245A

CN116095245A - 秘密信息分享方法、系统、终端及存储介质

Info

Publication number: CN116095245A
Application number: CN202310362096.5A
Authority: CN
Inventors: 温文媖; 黄海刚; 方玉明; 张玉书; 邱宝林; 匡琳
Original assignee: Jiangxi University of Finance and Economics
Current assignee: Jiangxi University of Finance and Economics
Priority date: 2023-04-07
Filing date: 2023-04-07
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2043-04-07
Also published as: CN116095245B

Abstract

本发明提供了一种秘密信息分享方法、系统、终端及存储介质，该方法包括：获取秘密信息，根据秘密信息和采样潜变量进行图像生成，得到隐写图像；对隐写图像进行通道分割，得到颜色通道，分别对各颜色通道的图像进行风格转换得到匿名化图像；获取匿名化图像的差值直方图，根据差值直方图，将认证信息嵌入匿名化图像中，得到认证图像；对认证信息进行信息加密，将信息加密后的认证图像进行秘密信息分享。本发明可以有效地避免社交网络对秘密信息的各种有损操作，提高了秘密信息的完整性，通过将认证信息嵌入匿名化图像中，使得当攻击者非法获取到认证图像时，也不能有效地恢复正确的秘密信息，防止了秘密信息的泄露，提高了秘密信息分享的安全性。

Description

秘密信息分享方法、系统、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种秘密信息分享方法、系统、终端及存储介质。

背景技术

在现代世界，数字通信的进步在我们的日常生活中起着关键作用。互联网技术的创新以及信息的数字化促进了数据传输的使用。信息安全在保护信息方面起着最重要的作用，毫无疑问，数据安全是数据通信的灵魂。信息安全系统一般可分为两大类，一类是加密，另一类是信息隐藏。

随着计算机视觉技术越来越融入我们的日常生活，解决隐私和安全问题变得比以往任何时候都更加重要。例如，家庭中的智能摄像头和机器人正被广泛使用，但它们录制的视频往往包含用户的敏感信息。在最坏的情况下，黑客可能会侵入这些设备并获取私人信息。智能手机和数码相机等手持设备的广泛使用有利于图像的制作，社交媒体的发展随着计算机视觉技术和深度学习的日益普及，促进了图像的广泛传播和方便的获取。以上因素对图像隐私和安全造成严重威胁。

为确保隐私，现有技术中，将秘密信息直接嵌入在图像等载体介质中，以确保在传输中不被注意到，但由于直接将秘密信息直接嵌入在图像等载体介质中容易受到隐写分析工具的攻击，从而导致隐私泄露，降低了秘密信息分享的安全性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种秘密信息分享方法、系统、终端及存储介质，旨在解决现有的秘密信息分享过程中，秘密信息分享安全性低下的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种秘密信息分享方法，所述方法包括：

获取秘密信息，并根据所述秘密信息和采样潜变量进行图像生成，得到隐写图像；

对所述隐写图像进行通道分割，得到颜色通道，并分别对各颜色通道的图像进行风格转换得到匿名化图像；

获取所述匿名化图像的差值直方图，并根据所述差值直方图，将认证信息嵌入所述匿名化图像中，得到认证图像；

对所述认证信息进行信息加密，并将信息加密后的所述认证图像进行秘密信息分享。

本发明实施例的另一目的在于提供一种秘密信息分享系统，所述系统包括：

图像生成模块，用于获取秘密信息，并根据所述秘密信息和采样潜变量进行图像生成，得到隐写图像；

隐写图像处理模块，用于对所述隐写图像进行通道分割，得到颜色通道，并分别对各颜色通道的图像进行风格转换得到匿名化图像；

认证秘密信息加密模块，用于获取所述匿名化图像的差值直方图，并根据所述差值直方图，将认证信息嵌入所述匿名化图像中，得到认证图像；对所述认证信息进行信息加密，并将信息加密后的所述认证图像进行秘密信息分享。

本发明实施例的另一目的在于提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。

本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例，通过将秘密信息和采样潜变量进行图像生成，可以有效地避免社交网络对秘密信息的各种有损操作，提高了秘密信息的完整性，通过分别对各颜色通道的图像进行风格转换，能有效地将隐写图像转换为其它风格的图像，即匿名化图像，通过将认证信息嵌入匿名化图像中，使得当攻击者非法获取到认证图像时，也不能有效地恢复正确的秘密信息，防止了秘密信息的泄露，提高了秘密信息分享的安全性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的秘密信息分享方法的流程图；

图2是本发明第一实施例提供隐写图像通过图像转换算法变换成不同风格图像的效果图；

图3是本发明第二实施例提供的秘密信息分享方法的流程图；

图4是本发明第三实施例提供的秘密信息分享系统的结构示意图；

图5是本发明第四实施例提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

请参阅图1，是本发明第一实施例提供的秘密信息分享方法的流程图，该秘密信息分享方法可以应用于任一终端设备或系统，该秘密信息分享方法包括步骤：

步骤S10，获取秘密信息，并根据所述秘密信息和采样潜变量进行图像生成，得到隐写图像；

其中，该秘密信息可以根据用户需求进行设置，主要指获取社交网络下的原始秘密信息。对于现有技术中，通过修改载体图像来做隐藏秘密信息的方法，易遭受近来隐写分析工具的攻击。为此，该步骤中，将秘密信息合成为真实的图像，可以有效地避免社交网络对秘密信息的各种有损操作，提高了秘密信息的完整性，具体为通过秘密信息和一个采样的潜变量输入生成网络得到隐写图像，计算公式表示为：

；

其中，表示生成的隐写图像，表示生成网络，表示秘密信息， d表示采样的潜变量；

步骤S20，对所述隐写图像进行通道分割，得到颜色通道，并分别对各颜色通道的图像进行风格转换得到匿名化图像；

其中，将隐写图像分成三个颜色通道R、G和B，利用图像转换算法中的块配对和块转换对每个颜色通道的图像进行处理，最后合成转换后的三个通道图像，以达到将隐写图像转换成其它任意风格的图像，即匿名化图像；

可选的，该步骤中，所述分别对各颜色通道的图像进行风格转换得到匿名化图像，包括：

分别获取各颜色通道的目标图像，并分别对各颜色通道的图像和所述目标图像进行分割，得到通道图像块和目标图像块；

分别计算各通道图像块和各目标图像块的像素均值，得到通道均值和目标均值，并对各通道均值和各目标均值进行均值移动，得到转换块；

根据各转换块对相应的所述目标图像块进行图像替换，得到所述匿名化图像；

其中，针对块配对：由各颜色通道对应的隐写图像作为原始图像，将原始图像和目标图像分别分割成个不同的块，得到通道图像块和目标图像块，并分别配对为，其中是的通道图像块，是对应的目标图像块，并且；

该步骤中，将向转化，生成与相似的，并将替换目标图像中的，为了使得转换后的图像，即匿名化图像与目标图像相似，即转换后的每个转换块都与目标图像块有接近的均值和标准差，计算：

；

其中，通道图像块是一组像素，，表示均值，表示标准差。

进一步地，该步骤中，所述对各通道均值和各目标均值进行均值移动，得到转换块，包括：

分别计算各目标均值与对应所述通道均值之间的均值差，并对各均值差进行取整处理，得到块均值差；

对各块均值差进行防溢处理，并对防溢处理后的各块均值差进行压缩处理；

针对块转换：令通道图像块，目标图像块，分别计算通道图像块和目标图像块的均值得到通道均值和目标均值，通过均值移位得到转换块如下：

；

由于像素值是一个整数，为了保证转换可逆，对均值差进行取整处理得到块均值差：

；

即每个转换像素值，由于像素值范围在，为了防止上溢或者下溢，通过修改来消除上溢值或下溢值，对各块均值差进行防溢处理：

；

是所述块均值差，表示最大上溢像素值，表示最小下溢像素值；

为了进一步有效压缩，对进行压缩处理，采用的公式包括：

；

表示四舍五入函数，表示向下取整函数，是偶参数；

分别计算压缩处理后各块均值差与对应所述通道图像块中像素值之间的和，得到所述转换块。

本实施例对某个隐写图像转换进行了实验分析，其中结构相似度(SSIM)和峰值信噪比(PSNR)是用来衡量图像感知质量的两个常用指标，该实验中转换效果图即匿名化图如图2所示，图2中，(a)为匿名化panda效果图，(b)为匿名化peppers效果图，(c)为匿名化baboon效果图，其中，匿名化panda效果图中PSNR为29.77，SSIM为0.976 ，匿名化peppers效果图中PSNR为28.17，SSIM为0.974，匿名化baboon效果图中PSNR为26.90，SSIM为0.925。

步骤S30，获取所述匿名化图像的差值直方图，并根据所述差值直方图，将认证信息嵌入所述匿名化图像中，得到认证图像；

其中，通过提升整数小波变换中的多级直方图修正方法，将认证信息嵌入匿名化图像中，以获取在社交网络传输中的认证图像；可选的，该步骤中，所述获取所述匿名化图像的差值直方图，包括：

对所述匿名化图像进行单级整数提升小波变换，得到图像频率子带，并根据各图像频率子带确定单维像素序列；

其中，用单级整数提升小波变换算法对匿名化图像(尺寸为)进行处理，得到四个图像频率子带(尺寸为)；

表示匿名化图像水平和垂直方向上的低频分量、表示匿名化图像水平方向上的低频和垂直方向上的高频、表示匿名化图像水平方向上的高频和垂直方向上的低频，以及匿名化图像水平和垂直方向上的高频分量；

根据所述单维像素序列计算像素差值，并根据所述像素差值构建所述差值直方图；

其中，扫描四个图像频率子带得到四个单维像素序列，根据单维像素序列计算像素差值，并构建差值直方图；

其中，所述根据所述单维像素序列计算像素差值采用的公式包括：

；

该步骤中，根据差值直方图可利用整数小波变换中的多级数据嵌入策略嵌入比特位数据(即认证信息)，应用四个图像频率子带的整数提升逆小波变换作为输入，构造出尺寸为的认证图像；

步骤S40，对所述认证信息进行信息加密，并将信息加密后的所述认证图像进行秘密信息分享；

其中，基于对称密钥加密系统将认证信息进行信息加密，并将信息加密后的认证图像在通信方之间进行秘密信息分享。

由于传统信息隐藏方法不能抵抗隐写分析攻击，本实施例中将原始秘密信息通过生成网络生成为真实的图像，即隐写图像，可以有效地避免来之社交网络对秘密信息的各种有损操作，提高了秘密信息的完整性，将隐写图像通过图像转换算法转换成其它风格图像，即匿名化图像，通过提升整数小波变换中的多级直方图修正方法在匿名化图像中嵌入认证信息以得到在社交网络中传输的认证图像，即使攻击者非法获取到该图像也不能通过提取网络恢复正确的秘密信息，防止了秘密信息的泄露，提高了秘密信息分享的安全性。

实施例二

请参阅图3，是本发明第二实施例提供的秘密信息分享方法的流程图，该实施例用于对第一实施例中步骤S40之后的步骤作进一步细化，包括步骤：

步骤S50，根据认证密钥对信息加密后的所述认证图像进行认证信息提取，得到认证图像后图像，并对所述认证图像后图像进行可逆图像转换，得到去匿名化图像；

其中，接收者根据得到的认证图像，可以利用相应的认证密钥对信息加密后的认证图像进行认证信息提取，得到认证图像后图像，通过对认证图像后图像进行可逆图像转换，能有效地得到去匿名化图像。

步骤S60，将所述去匿名化图像输入信息提取网络进行信息提取，得到所述秘密信息；

其中，将作为信息提取网络的输入以恢复原始秘密信息：

；

为提取的秘密信息，为信息提取网络。

本实施例中，结构相似度(SSIM)和峰值信噪比（PSNR）是用来衡量图像感知质量的两个常用指标，误码率(BER)是衡量数据传输精确性的指标。如表1所示，展示了恢复阶段中不同风格图像去匿名化得到的图像的PSNR和SSIM(如lena-DI表示lena图的去匿名化结果)以及秘密信息的提取BER。从效果看出，去匿名化图像与隐写图像完全一致，证明本实施例能无损恢复隐写图像，并通过隐写图像完全提取出秘密信息；

表1 去匿名化图像质量的PSNR和SSIM和秘密信息BER

根据本实施例提出的秘密信息分享方法，是基于身份验证的可逆图像转换的不可检测隐写图像匿名的秘密信息分享方法，首先以一个秘密信息和一个采样的潜变量作为生成网络的输入，合成隐写图像，然后利用图像转换算法对隐写图像进行风格转换得到匿名化图像，再结合提升整数小波转换中的多级直方图修正算法将认证信息嵌入匿名化图像中，得到在社交网络传输中具有认证能力的图像，最后，接收方可根据认证信息和可逆图像转换算法去匿名化获取去匿名化图像，再利用去匿名化图像作为信息提取网络的输入以恢复秘密信息。

本实施例能解决传统隐写技术易受隐写分析工具攻击的缺点，并且在传输过程利用图像转换和认证技术进一步加密，在信息恢复阶段能达到无损，充分保证了秘密信息的隐私性和可用性，利用密钥获取的去匿名化图像可通过提取网络成功恢复原始秘密信息，一定程度上既可以满足秘密信息的隐私性也可以满足传输过程中图像的可用性。

实施例三

请参阅图4，是本发明第三实施例提供的秘密信息分享系统100的结构示意图，包括：图像生成模块10、隐写图像处理模块11、认证秘密信息加密模块12和秘密信息恢复模块13，其中：

图像生成模块10，用于获取秘密信息，并根据所述秘密信息和采样潜变量进行图像生成，得到隐写图像。

隐写图像处理模块11，用于对所述隐写图像进行通道分割，得到颜色通道，并分别对各颜色通道的图像进行风格转换得到匿名化图像。

可选的，隐写图像处理模块11还用于：分别获取各颜色通道的目标图像，并分别对各颜色通道的图像和所述目标图像进行分割，得到通道图像块和目标图像块；

根据各转换块对相应的所述目标图像块进行图像替换，得到所述匿名化图像。

进一步地，隐写图像处理模块11还用于：分别计算各目标均值与对应所述通道均值之间的均值差，并对各均值差进行取整处理，得到块均值差；

认证秘密信息加密模块12，用于获取所述匿名化图像的差值直方图，并根据所述差值直方图，将认证信息嵌入所述匿名化图像中，得到认证图像；对所述认证信息进行信息加密，并将信息加密后的所述认证图像进行秘密信息分享。

可选的，认证秘密信息加密模块12还用于：对所述匿名化图像进行单级整数提升小波变换，得到图像频率子带，并根据各图像频率子带确定单维像素序列；

根据所述单维像素序列计算像素差值，并根据所述像素差值构建所述差值直方图。

秘密信息恢复模块13，用于：根据认证密钥对信息加密后的所述认证图像进行认证信息提取，得到认证图像后图像，并对所述认证图像后图像进行可逆图像转换，得到去匿名化图像；

将所述去匿名化图像输入信息提取网络进行信息提取，得到所述秘密信息。

其中，接收者根据得到的认证图像利用相应的认证密钥获取认证信息并得到认证后的图像，再以该图像作为介质利用可逆图像转换算法获取到去匿名化图像，最后由去匿名化图像作为信息提取网络的输入恢复秘密信息。

本实施例，通过将秘密信息和采样潜变量进行图像生成，可以有效地避免社交网络对秘密信息的各种有损操作，提高了秘密信息的完整性，通过分别对各颜色通道的图像进行风格转换，能有效地将隐写图像转换为其它风格的图像，即匿名化图像，通过将认证信息嵌入匿名化图像中，使得当攻击者非法获取到认证图像时，也不能有效地恢复正确的秘密信息，防止了秘密信息的泄露，提高了秘密信息分享的安全性。

实施例四

图5是本申请第四实施例提供的一种终端设备2的结构框图。如图5所示，该实施例的终端设备2包括：处理器20、存储器21以及存储在所述存储器21中并可在所述处理器20上运行的计算机程序22，例如秘密信息分享方法的程序。处理器20执行所述计算机程序22时实现上述各个秘密信息分享方法各实施例中的步骤。

示例性的，所述计算机程序22可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器21中，并由所述处理器20执行，以完成本申请。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序22在所述终端设备2中的执行过程。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器20、存储器21。

所称处理器20可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器21可以是所述终端设备2的内部存储单元，例如终端设备2的硬盘或内存。所述存储器21也可以是所述终端设备2的外部存储设备，例如所述终端设备2上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器21还可以既包括所述终端设备2的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器21用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器21还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质可以是非易失性的，也可以是易失性的。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种秘密信息分享方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的秘密信息分享方法，其特征在于，所述分别对各颜色通道的图像进行风格转换得到匿名化图像的方法包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的秘密信息分享方法，其特征在于，所述对各通道均值和各目标均值进行均值移动得到转换块的方法包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的秘密信息分享方法，其特征在于，所述对各块均值差进行防溢处理，并对防溢处理后的各块均值差进行压缩处理采用的公式包括：

；

表示四舍五入函数，表示向下取整函数，是偶参数。

5.如权利要求1所述的秘密信息分享方法，其特征在于，所述获取所述匿名化图像的差值直方图，包括：

6.如权利要求5所述的秘密信息分享方法，其特征在于，所述根据所述单维像素序列计算像素差值采用的公式包括：

；

所述单维像素序列为，所述像素差值为。

7.如权利要求1至6任一所述的秘密信息分享方法，其特征在于，所述将信息加密后的所述认证图像进行秘密信息分享之后，还包括：

根据认证密钥对信息加密后的所述认证图像进行认证信息提取，得到认证图像后图像，并对所述认证图像后图像进行可逆图像转换，得到去匿名化图像；

8.一种秘密信息分享系统，其特征在于，所述系统应用上述权利要求1至7任一项所述的秘密信息分享方法，所述系统包括：

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。