CN117668919B - 基于二值图像的官文安全管理与验证方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于安全管理技术领域，具体地，本发明涉及基于二值图像的官文安全管理与验证方法及系统，该方法包括：确定待公开官文的嵌入信息；将待公开官文转换为二值图像，将二值图像划分为图像块，所述图像块包括子图像块，设置权矩阵和密钥矩阵，所述权矩阵和密钥矩阵包括子权矩阵和子密钥矩阵；在嵌入信息中截取第一隐藏信息和第二隐藏信息，分别将第一隐藏信息和第二隐藏信息隐藏在子图像块和图像块中，获得公开官文并进行发布；提取已发布的公开官文的隐藏信息，通过对比提取的隐藏信息与嵌入信息，判断公开官文的真实性。根据本发明的方案，解决了公开官文中隐藏的信息量较少，影响隐藏信息后的公开官文的安全性的问题。

Description

基于二值图像的官文安全管理与验证方法及系统

技术领域

本发明涉及安全管理技术领域。更具体地，本发明涉及基于二值图像的官文安全管理与验证方法及系统。

背景技术

官文是针对实际问题制作和发布且具有社会管理效能和法定效力的文本，因此，需要保证公开官文的安全性。

官文以图像的形式公开，在官文公开前，通过信息隐藏算法进行信息隐藏，通过公开官文中隐藏的信息，识别公开官文的文本是否被篡改以及电子印章是否被盗用，进而实现对公开官文的保护。

Tseng等人提出了一种针对二值图像的分块隐藏算法，该算法将二值图像划分为尺寸相同的图像块，通过对图像块中的像素点进行翻转，实现在每个图像块中进行一次信息隐藏；但是该算法在每个图像块只进行一次信息隐藏，导致图像中隐藏的信息量较少，影响隐藏信息后的图像的安全性。

发明内容

为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出在每个图像块中划分出一个尺寸更小的子图像块，对子图像块和图像块中的像素点进行翻转，实现在每个图像块中进行两次信息隐藏，提高二值图像中隐藏的信息量，进而提高隐藏信息后的二值图像的安全性。为此，本发明在如下的多个方面中提供方案。

在第一方面中，本发明提供了基于二值图像的官文安全管理与验证方法，包括：

根据待公开官文的标题和所有关键词的编码结果，确定所述待公开官文的嵌入信息，所述嵌入信息为二值序列；

将所述待公开官文转换为二值图像，将所述二值图像划分为预设第一尺寸的图像块；根据第一尺寸，确定第一隐藏信息的长度；将第一隐藏信息的长度减1作为第二隐藏信息的长度，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度确定第二尺寸，所述第二尺寸小于所述第一尺寸；根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，设置权矩阵，所述权矩阵的大小为第一尺寸且包含大小为第二尺寸的子权矩阵；设置一个二值矩阵作为密钥矩阵，所述密钥矩阵的大小为第一尺寸且包含大小为第二尺寸的子密钥矩阵；

对每个图像块进行信息隐藏，包括：

在图像块中划分出一个尺寸为第二尺寸的子图像块；根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，在所述嵌入信息中截取两个二值序列，分别作为图像块的第一隐藏信息和第二隐藏信息；根据所述图像块、密钥矩阵、权矩阵和第一隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第一差值；根据所述子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵和第二隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第二差值；根据所述第一差值和第二差值，确定目标信息隐藏方式；根据所述目标信息隐藏方式对子图像块和图像块进行信息隐藏，将第二隐藏信息隐藏在子图像块中，将第一隐藏信息隐藏在图像块中；

将所有隐藏信息后的图像块组成的图像作为公开官文进行发布；

提取已发布的所述公开官文的隐藏信息，并将提取到的隐藏信息与所述嵌入信息进行对比，以判断公开官文的真实性。

在一个实施例中，所述第一隐藏信息的长度满足关系式：

式中，K表示第一隐藏信息的长度，表示向下取整，M×N表示第一尺寸，M表示第一尺寸的长度，N表示第一尺寸的宽度。

在一个实施例中，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度确定第二尺寸，包括：

所述第二尺寸m×n满足关系式，且/>且，其中，K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度，/>表示第二尺寸，m表示第二尺寸的长度，n表示第二尺寸的宽度，M表示第一尺寸的长度，N表示第一尺寸的宽度。

在一个实施例中，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，设置权矩阵，包括：

将权矩阵中和子图像块的位置相同且大小为第二尺寸的矩阵，作为子权矩阵，子权矩阵中的元素的取值范围为；在权矩阵中，除子权矩阵外的其他元素的取值范围为/>；K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度。

在一个实施例中，所述子密钥矩阵为密钥矩阵中和子图像块的位置相同且大小为第二尺寸的矩阵。

在一个实施例中，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，在所述嵌入信息中截取两个二值序列，包括：

按照图像块从左到右、由上至下的顺序，根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，依次在待公开官文的嵌入信息中截取两个二值序列，对于第a个图像块，a表示图像块的序号，将嵌入信息中的第(a-1)×(2K-1)+1个数据到第(a-1)×(2K-1)+K个数据，作为截取的第一个二值序列，将嵌入信息中的第(a-1)×(2K-1)+K+1个数据到第(a-1)×(2K-1)+2K-1个数据，作为截取的第二个二值序列，K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度。

在一个实施例中，所述第一差值和第二差值满足关系式：

式中，d1表示第一差值，S1表示图像块的第一隐藏信息对应的十进制数据，表示图像块中的第i个像素点的灰度值，/>表示密钥矩阵中的第i个元素，/>表示权矩阵中的第i个元素，/>表示异或操作，%表示除法取余，K表示第一隐藏信息的长度，M×N表示第一尺寸；d2表示第二差值，S2表示图像块的第二隐藏信息对应的十进制数据，/>表示子图像块中的第k个像素点的灰度值，/>表示子密钥矩阵中的第k个元素，/>表示子权矩阵中的第k个元素，K-1表示第二隐藏信息的长度，m×n表示第二尺寸。

在一个实施例中，根据所述第一差值和第二差值，确定目标信息隐藏方式，包括：

根据第一差值，确定图像块的多种第一信息隐藏方式，第一信息隐藏方式是指将图像块中的第一像素点和第二像素点进行翻转，实现对图像块进行信息隐藏，其中，所述第一像素点是指在子图像块中的像素点，所述第二像素点是指不在子图像块中的像素点，且第一像素点和第二像素点被划分为两类，第一类像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为0，第二类像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为1，要求所有第一类像素点在权矩阵中的对应的元素之和与所有第二类像素点在权矩阵中的对应的元素之和的差值，等于第一差值；

根据第二差值，从所有第一信息隐藏方式中确定多种第二信息隐藏方式，其中，对于任意一种第一信息隐藏方式，若所述第一信息隐藏方式中，第一像素点中的第一类像素点在子权矩阵中的对应的元素之和与第一像素点中的第二类像素点在子权矩阵中的对应的元素之和的差值等于第二差值，且包含的第一像素点和第二像素点的数量最少的第一信息隐藏方式，将所述第一信息隐藏方式作为第二信息隐藏方式；

从所有第二信息隐藏方式中任意选择一种第二信息隐藏方式，作为目标信息隐藏方式。

在一个实施例中，所述将图像块中的第一像素点和第二像素点进行翻转，包括：

将灰度值为1的第一像素点和第二像素点的灰度值设置为0，将灰度值为0的第一像素点和第二像素点的灰度值设置为1。

在第二方面中，本发明还提供了基于知识库的官文安全管理系统，包括：处理器；存储器，所述存储器存储有用于实现基于二值图像的官文安全管理与验证方法的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据前述一个或多个实施例所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法。

本发明的有益效果在于：对于待公开官文对应的二值图像中，根据本发明的方案，在图像块中划分出一个尺寸更小的子图像块，同时分别在密钥矩阵和权矩阵的相同位置划分出和子图像块尺寸相同的子密钥矩阵和子权矩阵，根据图像块、密钥矩阵、权矩阵和第一隐藏信息，以及子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵和第二隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第一差值和第二差值，进而确定目标信息隐藏方式，根据目标信息隐藏方式对子图像块和图像块进行信息隐藏，实现在每个图像块中进行两次信息隐藏，提高了图像块中隐藏的信息量，进而提高隐藏信息后的二值图像对应的公开官文的安全性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示意性示出本发明中基于二值图像的官文安全管理与验证方法的流程图；

图2示意性示出本发明中图像块，密钥矩阵、权矩阵、子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵；

图3示意性示出本发明中图像块和子图像块中像素点的序号；

图4示意性示出本发明中图像块和密钥矩阵的异或操作的结果；

图5示意性示出本发明中子图像块和子密钥矩阵的异或操作的结果；

图6是示意性示出本发明中基于知识库的官文安全管理系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明为了保护公开官文的安全性，需要对公开官文进行安全管理，包括：在公开官文进行发布之前，对待公开官文的文本区域和电子签章区域进行信息隐藏，其中，通过对待公开官文的文本区域进行信息隐藏，能够在待公开官文被公开发布后，识别公开官文的文本是否被篡改，通过对待公开官文的电子签章区域进行信息隐藏，能够在待公开官文被公开发布后，识别公开官文的电子印章是否被盗用。

其中，对官文进行公开时，是以图像的形式进行发布，因此，公开官文的本质是图像；官文包括文本和电子签章，因此，公开官文包括文本区域和电子签章区域，其中，文本区域中，背景为白色，文本为黑色，电子签章区域中，背景为白色，电子签章为红色；因此，能够将文本区域和电子签章区域转换为二值图像。

因此，本发明需要通过针对二值图像的信息隐藏算法，在待公开官文的文本区域和电子签章区域进行信息隐藏，隐藏信息后的二值图像的安全性取决于隐藏的信息量，隐藏的信息量越大，则隐藏信息后的二值图像越安全；Tseng等人提出了一种针对二值矩阵的分块隐藏算法，该算法将二值图像划分为尺寸相同的图像块，引入相同尺寸的密钥矩阵和权矩阵，根据图像块、密钥矩阵、权矩阵和隐藏信息，利用分块隐藏算法确定差值，根据差值确定信息隐藏方式，根据信息隐藏方式对图像块进行信息隐藏，实现在每个图像块中进行一次信息隐藏；由于每个图像块只进行一次信息隐藏，导致二值图像中隐藏的信息量较少。

综上，为了提高隐藏信息后的二值图像的安全性，本发明对常规的基于分块的信息隐藏算法进行改进，在每个图像块中划分出一个尺寸更小的子图像块，同时分别在密钥矩阵和权矩阵的相同位置划分出和子图像块尺寸相同的子密钥矩阵和子权矩阵，根据图像块、密钥矩阵、权矩阵和第一隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第一差值，根据子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵和第二隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第二差值，根据第一差值和第二差值，确定目标信息隐藏方式，根据所述目标信息隐藏方式对子图像块和图像块进行信息隐藏，将第二隐藏信息隐藏在子图像块中，将第一隐藏信息隐藏在图像块中，在每个图像块中实现两次信息隐藏，相较于常规的基于分块的信息隐藏算法只能在每个图像块中进行一次信息隐藏，提高二值图像中隐藏的信息量，进而提高隐藏信息后的二值图像的安全性。

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。

本发明实施例公开基于二值图像的官文安全管理与验证方法，参照图1，包括步骤S1-步骤S4：

S1：确定待公开官文的嵌入信息。

具体地，在公开官文进行发布之前，根据知识库和待公开官文的文本，确定待公开官文中的关键词，根据待公开官文的标题和所有关键词的编码结果，确定待公开官文的嵌入信息，所述嵌入信息为二值序列。

根据知识库和待公开官文的文本，确定待公开官文中的关键词，包括：通过jieba分词对待公开官文的文本进行分词，获得待公开官文的所有词汇；通过TF-IDF算法计算待公开官文中每个词汇的TF-IDF值，将TF-IDF值最大的预设数量个词汇作为待公开官文的关键词；其中，词汇的TF-IDF值是词汇的词频（Term Frequency，TF）和逆文档频率（InverseDocument Frequency，IDF）的乘积，词汇的词频是根据词汇在待公开官文中出现的次数与待公开官文中所有词汇的数量确定的，词汇的逆文档频率是根据知识库中所有官文的数量以及知识库中包含该词汇的官文的数量确定的，其中，TF-IDF算法为公知技术，此处不再进行赘述。

预设数量的具体数值可以根据实际应用场景和需求来设定，本发明预设数量设置为10。

根据待公开官文的标题和所有关键词的编码结果，确定待公开官文的嵌入信息，包括：待公开官文的文本中包括标题，根据文本编码方式对官文的标题和所有关键词进行编码，标题和所有关键词的编码结果组成待公开官文的嵌入信息；其中，标题和关键词的编码结果均由0和1组成，因此，获得的待公开官文的嵌入信息的本质是二值序列。

常见文本编码方式包括：ANSI编码方式、ASCII编码方式、UTF8编码方式、UNICODE编码方式、GB2312编码方式、UCS-2编码方式和UTF16编码方式等，可以根据实际应用场景和需求来设定，本发明使用的文本编码方式为GB2312编码方式。

需要说明的是，为了识别公开官文中的文本是否被篡改以及电子印章是否被盗用，要求不同的公开官文嵌入的水印信息不同，所以本发明根据待公开官文的标题和关键词，确定待公开官文的嵌入信息。

S2：将待公开官文转换为二值图像，将二值图像划分为图像块，所述图像块包括子图像块，设置权矩阵和密钥矩阵，所述权矩阵和密钥矩阵包括子权矩阵和子密钥矩阵。

具体地，将待公开官文转换为二值图像，将二值图像划分为预设第一尺寸的图像块，根据第一尺寸，确定第一隐藏信息的长度，将第一隐藏信息的长度减1作为图像块的第二隐藏信息的长度，根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度确定第二尺寸，所述第二尺寸小于所述第一尺寸，在图像块中划分出一个尺寸为第二尺寸的子图像块，根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，设置权矩阵，所述权矩阵的大小为第一尺寸，所述权矩阵包含大小为第二尺寸的子权矩阵；设置一个二值矩阵作为密钥矩阵，所述密钥矩阵的大小为第一尺寸，所述密钥矩阵包含大小为第二尺寸的子密钥矩阵，所述子密钥矩阵、子权矩阵及子图像块的位置相同。

所述将待公开官文转换为二值图像，包括：官文包括文本和电子签章，因此，待公开官文包括文本区域和电子签章区域，其中，文本区域中，背景为白色，文本为黑色，电子签章区域中，背景为白色，电子签章为红色；将待公开官文转换为二值图像，其中，文本和电子签章为0，背景为1。

预设第一尺寸的具体数值可以根据实际应用场景和需求来设定，本发明要求预设第一尺寸M×N中，M>3且N>3，M表示第一尺寸的长度，N表示第一尺寸的宽度。

所述根据第一尺寸，确定第一隐藏信息的长度，第一隐藏信息的长度满足关系式：

式中，K表示第一隐藏信息的长度，表示向下取整，M×N表示第一尺寸，M表示第一尺寸的长度，N表示第一尺寸的宽度。

所述根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，包括：要求第二尺寸m×n满足，且/>且/>，其中，K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度，m表示第二尺寸的长度，n表示第二尺寸的宽度，M×N表示第一尺寸，M表示第一尺寸的长度，N表示第一尺寸的宽度。

所述根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，设置权矩阵，包括：将权矩阵中和子图像块的位置相同且大小为第二尺寸的矩阵，作为子权矩阵，子权矩阵中的元素的取值范围为；在权矩阵中，除子权矩阵外的其他元素的取值范围为，K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度。

所述设置一个二值矩阵作为密钥矩阵，包括：将密钥矩阵中和子图像块的位置相同且大小为第二尺寸的矩阵，作为子密钥矩阵。

密钥矩阵的引入保证了安全性，权矩阵的运用提高了隐藏的信息量，权矩阵和密钥矩阵需要进行存储，便于后续进行验证。

需要说明的是，本发明通过在每个图像块中划分出一个尺寸更小的子图像块，同时分别在密钥矩阵和权矩阵的相同位置划分出和子图像块尺寸相同的子密钥矩阵和子权矩阵，能够分别在子图像块和图像块中进行信息隐藏，相较于常规的基于分块的信息隐藏算法只能在每个图像块中进行一次信息隐藏，提高二值图像中隐藏的信息量，进而提高隐藏信息后的二值图像的安全性。

S3：在嵌入信息中截取第一隐藏信息和第二隐藏信息，分别将第一隐藏信息和第二隐藏信息隐藏在子图像块和图像块中，获得公开官文并进行发布。

具体的，根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，在嵌入信息中截取两个二值序列，分别作为图像块的第一隐藏信息和第二隐藏信息，根据图像块、密钥矩阵、权矩阵和第一隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第一差值，根据子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵和第二隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第二差值，根据第一差值和第二差值，确定目标信息隐藏方式，根据目标信息隐藏方式对子图像块和图像块进行信息隐藏，将第二隐藏信息隐藏在子图像块中，将第一隐藏信息隐藏在图像块中。

所述根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，在待公开官文的嵌入信息中截取两个二值序列，包括：按照图像块的顺序，根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，依次在待公开官文的嵌入信息中截取两个二值序列，对于第a个图像块，将嵌入信息中的第(a-1)×(2K-1)+1个数据到第(a-1)×(2K-1)+K个数据，作为截取的第一个二值序列，将嵌入信息中的第(a-1)×(2K-1)+K+1个数据到第(a-1)×(2K-1)+2K-1个数据，作为截取的第二个二值序列。

在分块隐藏算法中，确定差值的过程为公知技术，具体为：计算图像块中的像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作结果，计算异或操作结果与权矩阵中的元素的乘积，计算图像块的第一隐藏信息对应的十进制数据与所述乘积的差值。

因此，所述根据图像块、密钥矩阵、权矩阵和第一隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第一差值，第一差值满足关系式：

式中，d1表示第一差值，S1表示图像块的第一隐藏信息对应的十进制数据，i表示图像块中的像素点的序号，表示图像块中的第i个像素点的灰度值，/>表示密钥矩阵中的第i个元素，/>表示权矩阵中的第i个元素，/>表示异或操作，%表示除法取余，K表示图像块的第一隐藏信息的长度，M×N表示第一尺寸，也表示图像块中像素点的数量。

所述根据子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵和第二隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第二差值，第二差值满足关系式：

式中，d2表示第二差值，S2表示图像块的第二隐藏信息对应的十进制数据，k表示子图像块中的像素点的序号，表示子图像块中的第k个像素点的灰度值，/>表示子密钥矩阵中的第k个元素，/>表示子权矩阵中的第k个元素，/>表示异或操作，%表示除法取余，K-1表示图像块的第二隐藏信息的长度，m×n表示第二尺寸，也表示子图像块中像素点的数量。

所述根据第一差值和第二差值，确定目标信息隐藏方式，包括：根据第一差值，确定图像块的所有第一信息隐藏方式，根据第二差值，从所有第一信息隐藏方式中确定多种第二信息隐藏方式，从所有第二信息隐藏方式中任意选择一种第二信息隐藏方式，作为目标信息隐藏方式。

所述根据第一差值，确定图像块的多种第一信息隐藏方式，第一信息隐藏方式是指将图像块中的第一像素点和第二像素点进行翻转，实现对图像块进行信息隐藏，其中，所述根据第一差值，确定图像块的所有可能信息隐藏方式，所述信息隐藏方式是指将图像块中的第一像素点和第二像素点进行翻转，实现对图像块进行信息隐藏，所述第一像素点和第二像素点满足的条件包括：所述第一像素点是指在子图像块中的像素点，所述第二像素点是指不在子图像块中的像素点，且第一像素点和第二像素点被划分为两类，因此，第一像素点中包括第一类像素点和第二类像素点，第二像素点中包括第一类像素点和第二类像素点，第一类像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为0，第二类像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为1，所有第一类像素点在权矩阵中的对应的元素之和与所有第二类像素点在权矩阵中的对应的元素之和的差值，等于第一差值。

所述将图像块中的第一像素点和第二像素点进行翻转，包括：将灰度值为1的第一像素点和第二像素点的灰度值设置为0，将灰度值为0的第一像素点和第二像素点的灰度值设置为1。

所述根据第二差值，从所有第一信息隐藏方式中确定多种第二信息隐藏方式，所述第二信息隐藏方式同时实现对图像块和子图像块进行信息隐藏，包括：对于任意一种第一信息隐藏方式，若所述第一信息隐藏方式中，第一像素点中的第一类像素点在子权矩阵中的对应的元素之和与第一像素点中的第二类像素点在子权矩阵中的对应的元素之和的差值等于第二差值，且包含的第一像素点和第二像素点的数量最少的第一信息隐藏方式，将所述第一信息隐藏方式作为第二信息隐藏方式。

通过S2和S3的方法，对二值图像中的每个图像块进行信息隐藏，所有隐藏信息后的图像块组成的图像，作为公开官文进行发布。

需要说明的是，在对子图像块进行信息隐藏时，是通过对子图像块中的像素点进行翻转，由于子图像块是图像块的一部分，对子图像块中的像素点进行翻转，会影响根据图像块、密钥矩阵、权矩阵和第一隐藏信息确定的第一差值，因此，需要结合根据子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵和第二隐藏信息确定的第二差值，来确定目标信息隐藏方式，能够保证后续提取的第一隐藏信息和第二隐藏信息准确。

例如：本发明设置的第一尺寸为M×N=4×4，则图像块的第一隐藏信息的长度为K=3，第二隐藏信息的长度为K-1=2，截取的第一隐藏信息为111，第二隐藏信息为10，请参阅图2，其示出了图像块、密钥矩阵、权矩阵、子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵，请参阅图3，其示出了图像块和子图像块中像素点的序号，请参阅图4，其示出了图像块和密钥矩阵的异或操作的结果，请参阅图5，其示出了子图像块和子密钥矩阵的异或操作的结果。

例如：第一隐藏信息为111，对应的十进制数据为7，根据图4所示的图像块和密钥矩阵的异或操作的结果以及权矩阵，计算第一差值，具体计算公式为：；第二隐藏信息位10，对应的十进制数据为2，根据图5所示的子图像块和子密钥矩阵的异或操作的结果以及子权矩阵，计算第二差值，具体计算公式为：。

例如：根据第一差值，确定图像块的所有第一信息隐藏方式，共有7种第一信息隐藏方式，每种第一信息隐藏方式对应的像素点的序号，包括{10}、{16}、{1,11}、{7,11}、{2,3,11}、{3,5,11}、{3,8,11}，其中，对于第一信息隐藏方式{1,11}，获取的步骤为：对于图像块中的第1个像素点，由于该像素点在子图像块中，因此该像素点为第一像素点，且该像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为0，则该像素点为第一像素点中的第一类像素点，对于图像块中的第11个像素点，由于该像素点不在子图像块中，因此该像素点为第二像素点，且该像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为0，则该像素点为第二像素点中的第一类像素点，第1个像素点和第11个像素点在权矩阵中的对应的元素分别为1和5，两者之和等于第一差值6，因此，将图像块中的第1个像素点和第11个像素点进行翻转，能够作为一种第一信息隐藏方式。

例如：对于第一信息隐藏方式{1,11}，其中，第1个像素点属于第一像素点中的第一类像素点，且第1个像素点在权矩阵中的对应的元素等于第二差值，对于第一信息隐藏方式{7,11}，其中，第7个像素点属于第一像素点中的第一类像素点，且第7个像素点在权矩阵中的对应的元素等于第二差值，第一信息隐藏方式{1,11}和第一信息隐藏方式{7,11}包含的第一像素点和第二像素点的数量均为2，是所有第一信息隐藏方式中，包含的第一像素点和第二像素点的数量最少的，因此，第一信息隐藏方式{1,11}和第一信息隐藏方式{7,11}都属于第二信息隐藏方式。

需要说明的是，已发布的公开官文会被多方引用、转载，已发布的公开官文的文本在引用和转载的过程中可能会被篡改，且已发布的公开官文的电子印章可能会被盗用，因此，为了判断已发布的公开官文的真实性和权威性，需要提取已发布的公开官文中隐藏的信息，通过对隐藏的信息与实际的嵌入信息是否进行对比，以判断公开官文的真实性。

S4：对于已发布的公开官文，通过对比提取的隐藏信息与嵌入信息，判断公开官文的真实性。

具体的，通过S2的方法，将已发布的公开官文划分为图像s 块和子图像块，根据图像块、密钥矩阵、权矩阵，利用分块隐藏算法提取第一隐藏信息，根据子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵，利用分块隐藏算法提取第二隐藏信息，提取的所有第一隐藏信息和第二隐藏信息按照顺序组成已发布的公开官文的隐藏信息；通过S1的方法，确定已发布的公开官文的嵌入信息；计算隐藏信息与嵌入信息的汉明距离，将计算的汉明距离和嵌入信息的长度的比值，作为隐藏信息与嵌入信息的一致性；如果隐藏信息与嵌入信息的一致性大于或者等于预设阈值，则已发布的公开官文具有真实性，如果隐藏信息与嵌入信息的一致性小于预设阈值，则已发布的公开官文不具有真实性。

预设阈值的具体数值可以根据实际应用场景和需求来设定，本发明预设阈值设置为0.98。

图6是示意性示出本发明中基于知识库的官文安全管理系统的结构图。

本发明还提供了基于知识库的官文安全管理系统。如图6所示，所述系统包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据前文中所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法。

所述系统还包括通信总线和通信接口等本领域技术人员熟知的其他组件，其设置和功能为本领域中已知，因此在此不再赘述。

在本发明中，前述的存储器可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，计算机可读存储介质可以是任何适当的磁存储介质或者磁光存储介质，比如，阻变式存储器RRAM（Resistive RandomAccess Memory）、动态随机存取存储器DRAM（Dynamic Random Access Memory）、静态随机存取存储器SRAM（Static Random-Access Memory）、增强动态随机存取存储器EDRAM（Enhanced Dynamic Random Access Memory）、高带宽内存HBM（High-Bandwidth Memory）、混合存储立方HMC（Hybrid Memory Cube）等等，或者可以用于存储所需信息并且可以由应用程序、模块或两者访问的任何其他介质。任何这样的计算机存储介质可以是设备的一部分或可访问或可连接到设备。本发明描述的任何应用或模块可以使用可以由这样的计算机可读介质存储或以其他方式保持的计算机可读/可执行指令来实现。

在本说明书的描述中，“多个”、“若干个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。

Claims (10)

1.基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，包括：

根据待公开官文的标题和所有关键词的编码结果，确定所述待公开官文的嵌入信息，所述嵌入信息为二值序列；

将所述待公开官文转换为二值图像，将所述二值图像划分为预设第一尺寸的图像块；根据第一尺寸，确定第一隐藏信息的长度；将第一隐藏信息的长度减1作为第二隐藏信息的长度，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度确定第二尺寸，所述第二尺寸小于所述第一尺寸；根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，设置权矩阵，所述权矩阵的大小为第一尺寸且包含大小为第二尺寸的子权矩阵；设置一个二值矩阵作为密钥矩阵，所述密钥矩阵的大小为第一尺寸且包含大小为第二尺寸的子密钥矩阵；

对每个图像块进行信息隐藏，包括：

在图像块中划分出一个尺寸为第二尺寸的子图像块；根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，在所述嵌入信息中截取两个二值序列，分别作为图像块的第一隐藏信息和第二隐藏信息；根据所述图像块、密钥矩阵、权矩阵和第一隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第一差值；根据所述子图像块、子密钥矩阵、子权矩阵和第二隐藏信息，利用分块隐藏算法确定第二差值；根据所述第一差值和第二差值，确定目标信息隐藏方式；根据所述目标信息隐藏方式对子图像块和图像块进行信息隐藏，将第二隐藏信息隐藏在子图像块中，将第一隐藏信息隐藏在图像块中；

将所有隐藏信息后的图像块组成的图像作为公开官文进行发布；

提取已发布的所述公开官文的隐藏信息，并将提取到的隐藏信息与所述嵌入信息进行对比，以判断公开官文的真实性。

2.根据权利要求1所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，所述第一隐藏信息的长度满足关系式：

式中，K表示第一隐藏信息的长度，表示向下取整，M×N表示第一尺寸，M表示第一尺寸的长度，N表示第一尺寸的宽度。

3.根据权利要求1所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度确定第二尺寸，包括：

所述第二尺寸m×n满足关系式，且/>且/>，其中，K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度，/>表示第二尺寸，m表示第二尺寸的长度，n表示第二尺寸的宽度，M表示第一尺寸的长度，N表示第一尺寸的宽度。

4.根据权利要求1所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，设置权矩阵，包括：

将权矩阵中和子图像块的位置相同且大小为第二尺寸的矩阵，作为子权矩阵，子权矩阵中的元素的取值范围为；在权矩阵中，除子权矩阵外的其他元素的取值范围为/>；K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度。

5.根据权利要求1所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，所述子密钥矩阵为密钥矩阵中和子图像块的位置相同且大小为第二尺寸的矩阵。

6.根据权利要求1所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，根据所述第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，在所述嵌入信息中截取两个二值序列，包括：

按照图像块从左到右、由上至下的顺序，根据第一隐藏信息的长度和第二隐藏信息的长度，依次在待公开官文的嵌入信息中截取两个二值序列，对于第a个图像块，a表示图像块的序号，将嵌入信息中的第(a-1)×(2K-1)+1个数据到第(a-1)×(2K-1)+K个数据，作为截取的第一个二值序列，将嵌入信息中的第(a-1)×(2K-1)+K+1个数据到第(a-1)×(2K-1)+2K-1个数据，作为截取的第二个二值序列，K表示第一隐藏信息的长度，K-1表示第二隐藏信息的长度。

7.根据权利要求1所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，所述第一差值和第二差值满足关系式：

式中，d1表示第一差值，S1表示图像块的第一隐藏信息对应的十进制数据，i表示图像块中的像素点的序号，表示图像块中的第i个像素点的灰度值，/>表示密钥矩阵中的第i个元素，/>表示权矩阵中的第i个元素，/>表示异或操作，%表示除法取余，K表示第一隐藏信息的长度，M×N表示第一尺寸；d2表示第二差值，S2表示图像块的第二隐藏信息对应的十进制数据，k表示子图像块中的像素点的序号，/>表示子图像块中的第k个像素点的灰度值，/>表示子密钥矩阵中的第k个元素，/>表示子权矩阵中的第k个元素，K-1表示第二隐藏信息的长度，m×n表示第二尺寸。

8.根据权利要求1所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，根据所述第一差值和第二差值，确定目标信息隐藏方式，包括：

根据第一差值，确定图像块的多种第一信息隐藏方式，第一信息隐藏方式是指将图像块中的第一像素点和第二像素点进行翻转，实现对图像块进行信息隐藏，其中，所述第一像素点是指在子图像块中的像素点，所述第二像素点是指不在子图像块中的像素点，且第一像素点和第二像素点被划分为两类，第一类像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为0，第二类像素点与密钥矩阵中的元素的异或操作的结果为1，要求所有第一类像素点在权矩阵中的对应的元素之和与所有第二类像素点在权矩阵中的对应的元素之和的差值，等于第一差值；

根据第二差值，从所有第一信息隐藏方式中确定多种第二信息隐藏方式，其中，对于任意一种第一信息隐藏方式，若所述第一信息隐藏方式中，第一像素点中的第一类像素点在子权矩阵中的对应的元素之和与第一像素点中的第二类像素点在子权矩阵中的对应的元素之和的差值等于第二差值，且包含的第一像素点和第二像素点的数量最少的第一信息隐藏方式，将所述第一信息隐藏方式作为第二信息隐藏方式；

从所有第二信息隐藏方式中任意选择一种第二信息隐藏方式，作为目标信息隐藏方式。

9.根据权利要求8所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法，其特征在于，所述将图像块中的第一像素点和第二像素点进行翻转，包括：

将灰度值为1的第一像素点和第二像素点的灰度值设置为0，将灰度值为0的第一像素点和第二像素点的灰度值设置为1。

10.基于知识库的官文安全管理系统，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，所述存储器存储有用于实现基于二值图像的官文安全管理与验证方法的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1-9任意一项所述的基于二值图像的官文安全管理与验证方法。