[发明专利]一种基于整数小波变换的加密图像可逆信息隐藏方法

说明书

本发明公开了一种基于整数小波变换的加密图像可逆信息隐藏方法，属于信息隐藏和图像加密领域，本发明方法首先使用提出的混沌系统生成位置序列，加密序列和置乱序列；然后对图像进行整数小波变换得到四个分量，根据位置序列将数据隐藏在对角线分量中，通过加密序列对近似分量进行加密，最后使用置乱序列对所有分量进行位置置乱；加密过程中，通过研究整数小波的重构过程，提出了一种基于整数小波变换的图像加密方法，主要解决了加密后的小波分量在重构时出现像素溢出的问题；仿真实验结果表明，该方案具有更好的性能，包括更高的嵌入率，秘密图像更加安全，解密和提取图像的视觉质量以及抗攻击性能，具有实用价值。

技术领域

本发明属于信息隐藏和图像加密领域，具体涉及一种基于整数小波变换的加密图像可逆信息隐藏方法。

背景技术

可逆信息隐藏重在可逆性，它在保护信息秘密性的同时，保证了提取的数据以及提取后的图像是无损的。同时在日益增长的信息安全需求下，针对在保密通信、医疗信息传送等领域日益增长的数字安全需求。混沌系统生成的序列具有较好的随机分布性，用其对图像进行加密确保了加密图像中隐藏信息的安全性。在小波域的加密方法能够提高方案的不可预测性，使密文图像不容易被破解。可逆信息隐藏的性质在一些特殊领域，如保密通信、医疗信息传送等有重要作用。这样的信息一旦受损将可能造成不可挽回的损失。

文献“W.H.Alshoura,Z.Zainol,J.S.Teh,and M.Alawida,A New Chaotic ImageWatermarking Scheme Based on SVD and IWT”(IEEE Access,vol.8,pp.43391-43406,2020)结合了IWT和混沌系统提出了信息隐藏方案，该方案主要研究并解决了基于奇异值分解的假阳性问题。但其有效载荷较低，并且应对常见非几何攻击的鲁棒性较差。文献“S.Yiand Y.C.Zhou,Binary-block embedding for reversible data hiding in encryptedimages”(Signal Processing,Article vol.133,pp.40-51,Apr 2017)提出了一种基于二值嵌入方法的加密图像可逆信息隐藏算法，该方案最大载荷较高，信息嵌入方法的视觉效果较好，但嵌入较大信息时的有效载荷峰值信噪比并不高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于整数小波变换的加密图像可逆信息隐藏方法，设计合理，克服了现有技术的不足，信息容量大，加密性能良好，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于整数小波变换的加密图像可逆信息隐藏方法，包括密钥产生步骤、信息隐藏步骤、图像加密步骤以及信息提取和图像恢复步骤；

其中，密钥产生步骤如下：

步骤S11：若将大小为m×n的秘密信息w隐藏到大小为M×N的图像I中，密钥K₀由四个部分组成：{z₀，s，d，RS_l}，z₀是混沌系统的初始值；s和d是用于在隐藏和加密过程中抽取序列的参数；RS_l(l＝1，2，…，m×n)是一个恢复序列，可确保可以提取机密数据并完全恢复原始图像，将在信息隐藏步骤中产生；

步骤S12：提出一种混沌系统，其定义如公式(3)：

z_k+1＝sin(πz_k-μz_k(1+z_k))，k＝0，1，2…(1)；

其中，μ∈(4,11]。混沌系统初始值z₀根据图像信息得到，其计算公式如式(2)所示：