[发明专利]一种可分离的密文域可逆数据隐藏方法

说明书

本发明涉及一种可分离的密文域可逆数据隐藏方法，包括内容的拥有者、秘密数据的隐藏者和接收者三部分，内容的拥有者将载体图像进行预处理，以腾出空余空间隐藏秘密数据；数据的隐藏者可以在不知道载体图像内容的情况下，直接藏入秘密数据；接收者获得带有秘密数据的加密图像后，可以分别进行秘密数据的提取和载体图像的恢复。本发明实现了可分离的密文域可逆数字隐藏方法。授权用户可根据自己的需要或自己所持有的密钥，无损地恢复载体图像或无损地提取秘密数据。

技术领域

本发明属于信息隐藏技术领域，具体涉及一种可分离的密文域可逆数据隐藏方法。

背景技术

密文域可逆数据隐藏是指用于嵌入秘密的载体是经过加密的，嵌入秘密后仍然可以无差错地解密出原始载体的技术。该技术将加密与隐写术相结合，是目前云环境下隐私数据保护的研究热点之一。可分离的密文域可逆数据隐藏更强调了用户提取隐藏秘密与可逆恢复载体数据两个过程的可分离性，对于用户的隐私保护与云环境下信息的安全与管理具有更大意义。

2012年，Zhang等人提出了一种可分离的密文图像数据隐藏机制，用矩阵运算的方法压缩加密图像的LSB来腾出空间隐藏数据，接收方可以单独执行秘密数据的提取或载体图像的恢复，但是该方案中秘密数据的提取和载体图像的恢复的准确性是建立在图像像素相关性这一统计特征上的，因此，其可逆性不能充分保证。2018年，Qin 等人提出了基于自适应嵌入策略与块选择的可分离密文域可逆数据隐藏方法。首先，原始图像被划分为不重叠且大小相同的块；其次，使用模拟流密码和块置换的方式加密这些块，并将加密后的块按其平滑程度分为平滑块和边缘块；最后，数据隐藏者可以通过压缩平滑块中像素的最低有效位来腾出空闲空间以嵌入秘密数据。但是这一方法的嵌入容量有限。2019年，Wu等人提出了一种基于可伸缩块的可分离密文域可逆数据隐藏方法，原始图像被划分为不同尺寸的多个块，基于每个块的平均值，每个像素的两位最低有效位能够被空出用于隐藏秘密数据。数据隐藏者可以将秘密数据直接嵌入到空出的比特位中。实验结果表明，这一方案在视觉质量、嵌入容量和数据安全性方面均优于现有的可分离密文域可逆数据隐藏方法。综上所述，可分离的可逆数据隐藏方法的关键在于保证直接对嵌入后密文进行解密的情况下，载体恢复过程的可逆性，而密文域数据的嵌入必然会修改加密数据，修改越大会导致解密失真越大。随着用户对自身隐私数据安全性需求的日益增加，可分离的密文域可逆数据隐藏方法具有更加广阔的应用空间和应用价值。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术存在的嵌入容量不足及提取和解密无法完全分离的缺点，本发明提出一种能够将载体图像无损解密过程和秘密数据提取过程分离的密文域数据隐藏方法。

技术方案

一种可分离的密文域可逆数据隐藏方法，其特征在于包括三部分：(Ⅰ)内容的拥有者；(Ⅱ)秘密数据的隐藏者；(Ⅲ)接收者；

Ⅰ.内容的拥有者将载体图像进行预处理，以腾出空余空间隐藏秘密数据，具体包括下列步骤：

第一步：读入一幅尺寸为M×N的载体图像I；

第二步：将载体图像划分为a×b大小的不重叠的块，并依据公式(1)计算每一个块的均值；

其中，表示位于第i行第j列的图像块的均值，I_(p,q)(i,j)(1≤i≤a,1≤j≤b)表示块B(p,q)中的每一个像素，表示向下取整；

第三步：使用公式(2)，计算当前块中每一个像素与块均值的差值，将差值记为D_(p,q)(i,j)：

第四步：设置阈值参数T，并利用公式(3)获得当前块的标签值LM_(p,q)：