[发明专利]基于图像秘密共享的密文域可逆信息隐藏方法

说明书

本发明公开了基于图像秘密共享的密文域可逆信息隐藏方法，该方法包括：加密原始图像，以得到密文图像；通过多项式的冗余以及利用秘密共享的同态性质嵌入两层秘密信息，以得到秘密图像；通过获取与第二层秘密信息相对应的第二密钥；通过第二密钥从第二携密密文图像中直接提取第二层秘密信息；以及，收集多份不同的第二携密密文图像；利用拉格朗日插值多项式恢复秘密后对第二携密密文图像进行同态解密；同态解密后采用与第一层秘密信息相对应的第一密钥以及与密文图像相对应的第三密钥恢复原始图像和提取第一层秘密信息。本发明增强了携密密文图像的容错性与抗灾性，提高了密文域可逆信息隐藏算法的嵌入容量，保证了载体图像与秘密信息的安全。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体地说是一种基于图像秘密共享的密文域可逆信息隐藏方法。

背景技术

密文域可逆信息隐藏(Reversible data hiding in encrypted domain,RDH-ED)作为信息隐藏技术的一个重要分支，能够在密文数据中嵌入秘密信息，并且可以无损地恢复原始载体。将密文域信息处理技术与信息隐藏技术有机融合，实现了信息加密保护与秘密信息传递的双重作用，为军事、医疗等既要求载体安全，又保证了载体无失真恢复的领域提供了方法。

现有密文域可逆信息隐藏技术主要分为三类：基于加密后生成冗余、基于加密前生成冗余和基于加密过程冗余的密文域嵌入方案。其中，加密后生成冗余的方法，主要利用密文无损压缩或同态加密技术在密文域生成冗余，存在嵌入率不高，可分离性差等问题。加密前生成冗余的方法，主要通过加密前复杂的预处理操作生成冗余，在实际应用中，难以要求图像所有者执行相关操作，存在一定的应用局限，代表性的算法主要有：基于无损压缩技术和基于像素预测技术。加密过程冗余的方法，主要通过发掘加密过程中存在的冗余信息，利用冗余制定嵌入策略。

秘密共享(Secret sharing scheme,SSS)作为一种重要的加密技术，广泛应用于密钥管理、数字水印及分布式存储等诸多领域。将秘密共享方案引入密文域可逆信息隐藏具有重要意义，现有的算法主要利用差值扩展和差值直方图平移的技术，将秘密信息嵌入到影子图像中，但是不能实现图像解密与秘密提取的可分离性，同时，也没能保留秘密共享的技术优势。

图像秘密共享(Secret images sharing,SIS)是秘密共享的扩展应用，将秘密图像分割成多个影子图像并分发给不同的参与者，只有当收集足够多的影子图像，才能无损地恢复秘密图像。主要分为两类：基于视觉密码学与基于多项式的图像秘密共享方案。其中，基于视觉密码学的方案，通过叠加多个影子图像由人眼识别恢复，图像视觉质量不高。基于多项式的方案不仅能够通实现图像的秘密分割与压缩，还能无损的恢复出秘密图像。图像秘密共享的许多优势是值得信息隐藏借鉴的，例如，SIS具有图像无损恢复的要求，满足RDH-ED的可逆性，SIS压缩后存在大量冗余信息，满足RDH-ED的冗余性等。然而，当前图像秘密共享与信息隐藏的结合还不紧密，主要利用数字水印验证影子图像的正确性与完整性。

综上所述，现有的RDH-ED算法主要利用载体图像的冗余进行秘密信息的可逆嵌入，嵌入性受到原始载体的制约。同时，当携密密文遭受攻击或者损坏时，无法准确地提取嵌入信息和无损地恢复原始图像。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于图像秘密共享的密文域可逆信息隐藏方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于图像秘密共享的密文域可逆信息隐藏方法，所述方法包括：

加密原始图像，以得到密文图像；

通过多项式的冗余向密文图像中嵌入第一层秘密信息，以得到秘密图像；

将秘密图像分割成多份第一携密密文图像；

利用秘密共享的同态性质分别向多份第一携密密文图像中分别嵌入第二层秘密信息，以得到多份第二携密密文图像。