申请/专利权人：湖南大学

申请日：2021-12-24

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN114172630B

主分类号：H04L9/00

分类号：H04L9/00;H04N1/32;H04N1/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2022.03.29#实质审查的生效;2022.03.11#公开

摘要：本发明提供一种基于加法同态加密与多高位嵌入的可逆信息隐藏方法，属于信息处理技术领域，方法包括如下，先将图像分块，然后每块采用密钥进行加法同态加密，对加密后的图像块进行置乱处理，分析加密置乱后的图像块中每个块的实际嵌入容量，并生成标记图labelmap，根据标记图labelmap内容，对每块进行秘密信息嵌入，得到已嵌入信息的加密图像，提取秘密信息，无损恢复原始图像。在保证安全性的同时，极大提高了嵌入容量，在加密的基础上，继续进行Arnold置乱，使得图像内容安全性进一步提高，使得嵌入容量极大地提高，以及保证了图像内容的无损恢复与秘密信息的无误提取。利用同态加密的特性，使得的可逆信息隐藏算法嵌入容量获得极大的提高。

主权项：1.一种基于加法同态加密与多高位嵌入的可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：先将图像分块，然后每块采用密钥进行加法同态加密；步骤2：对加密后的图像块进行置乱处理；步骤3：分析加密置乱后的图像块中每个块的实际嵌入容量，并生成标记图labelmap；步骤4：根据标记图labelmap内容，对每块进行秘密信息嵌入，得到已嵌入信息的加密图像；步骤5：提取秘密信息，无损恢复原始图像；所述步骤1中，对于一幅大小为W×H的8比特原始灰度图像，其像素值Xi，j∈[0，255]，1≤i≤W，1≤j≤H，将原始图像进行分块，分为大小为l1×l2的无重合子图像块，其中Wl1和Hl2为整数，则原始图像可以分为Wl1×Hl2个子图像块，对每个子图像块依次记为Bw，hw＝1,2...Wl1，h＝1，2.....Hl2，对于每一块大小为l1×l2的子图像块，按照从左到右，从上到下的扫描顺序，子图像块Bw，h中的像素依次记为设置秘密种子key1产生一个大小为Wl1×Hl2的密钥流，对于同一个子图像块中的像素用同样的密钥进行加密，加密方式如下： 其中是加密之后的像素值，kw，h是加密密钥；步骤2中，设置置乱密钥key2，以一个子图像块为单位，对每个子图像块的位置进行移动变化，同一个子图像块中的像素点保持原来的相对位置不变，对每个子图像块的位置进行如下变换： 其中，w，h是原始子图像块的位置，w′，h′是经过一次变换后子图像块的位置，a，b是参数，N是图像矩阵的阶数，即图像的大小，指正方形图像，对子图像块的位置进行n次迭代变换，即利用式子2进行重复n次变换操作；步骤3中，利用以下式子算平均值作为同一个子图像块中的预测值prevw，h， i依次表示块中l1×l2个像素，然后利用以下式子计算块中所有像素与当前prevw，h绝对值差值， ni从1到4进行判断，当ni值在1-4之间时，则表明该像素可嵌入8-ni位，从最高位开始替换，直到嵌入8-ni位，但是为了能够更好地进行编码，取所有像素中最小嵌入量作为该块所有像素可嵌入的量tw，h，tw，h＝minni，i＝1，2…l1×l25当3≤tw，h≤7时，表示该块可嵌入，标记图labelmap为0，否则标记为1，用2位来标记该图像块每个像素可嵌入长度，则如果该块可嵌入，其可嵌入的容量大小为l1×l2-1×tw，h-2，最后再将标记图labelmap和额外信息一同嵌入即可，一个2×2大小的块，然后每个像素与预测值相减的绝对值得到差值，然后根据公式4得到满足每个像素最小ni，并得到8-ni，得到图像块中每个像素对应的嵌入最大容量，然后再取所有像素可嵌入最大容量的最小值，得到块中每个像素的最终可嵌入容量；步骤4中，在分析完可嵌入的实际容量后，秘密信息采用高位替换的方式，在每个可嵌入图像块中，计算出tw，h，则是每个像素可替换的位数，将tw，h编码的2位嵌在每个块中的第一个像素的前2位，然后再将该块的预测值prevw，h按照8位的形式将其划分为三部分，分别嵌入在第一个像素的第高3位和第高4位、第二个像素的前4位，以及第三个像素的前2位，最后每块中剩余的空间用于嵌入秘密信息与标记图labelmap；步骤5中，恢复时，首先提取labelmap，根据labelmap的标记，确定哪个块嵌入信息，然后再提取每个块中第一个像素的前2位，得到每个图像块中像素嵌入的实际大小，最后再依次提取出预测值与剩余的秘密信息，当预测值提取出来时，利用下式将加密图像内容进行无损恢复然后再进行逆置乱，以及加密密钥实现原始图像内容的无损恢复。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南大学 一种基于加法同态加密与多高位嵌入的可逆信息隐藏方法

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