[发明专利]一种基于哈希函数和信息隐藏的图像自认证方法

说明书

本发明公开了一种基于哈希函数和信息隐藏的图像自认证方法，包括：分步哈希存储，计算图像hash值并确定信息隐藏位p_i；使用基于直方图平移的可逆信息隐藏将hash值嵌入图像中_；图像自认证，接收方提取图像hash值对原始图像的完整性进行认证。本发明将图像的hash值隐藏在图像中，认证方可以直接从图像中提取出hash值并恢复原始图像。只需对恢复的图像再做一次hash，将得到的hash值与提取出的hash值作比较，即可实现图像的认证。因此，可以实现图像的自认证，使得不需要像图像数字签名那样单独存储签名信息，减少了资源的消耗。

技术领域

本发明涉及图像自认证方法，具体涉及一种基于哈希函数和信息隐藏的图像自认证方法。

背景技术

目前，图像信息因其内容直观，信息量大等特点，已被广泛应用于各个

方面，给人类社会的经济发展带来了巨大的效益。然而随着很多功能强大的图像编辑软件的出现，使得人们对数字图像的编辑变得极其容易且不会留下明显的痕迹。一些别有用心之人可能会对图像进行恶意篡改以达到某种目的,通常情况下,这些篡改的图像难以辨别且危害巨大。

如何保证数字图像库中图像的真实性和完整性具有重要的研究意义。如在医疗图像库中，如何确保患者的医学图像未被别有用心之人篡改过而导致误诊；在车辆违章拍照系统中，如何避免违章者对图片进行篡改来逃避法律责任等等。

加密技术作为保证信息安全最常用、最有效的技术之一，它通过对明文信息进行伪装处理，使其转化为不可理解的密文，以防止信息被非法窃取或篡改的技术。明文、密文、密钥、加密算法和解密算法组成了一个完整的密码体制。明文指需要伪装或加密的原始信息；密文指明文经过加密处理后的输出数据；密钥指加密/解密过程中需要使用的参数；加密算法指将明文消息转化为密文的函数；解密算法指将密文消息还原成明文的函数。一个完整的加密/解密流程为内容所有者使用加密密钥和加密算法对明文进行加密操作，得到密文。接收者对于得到的密文使用解密密钥和解密算法恢复出明文。

信息隐藏是一种将隐秘信息隐藏在另一个公开传输的载体中的技术，该技术主要利用多媒体数据具有大量的冗余性，且人的视觉或听觉对嵌入隐秘信息后的载体感觉不出有明显的变化，从而有效的避免攻击者的注意，达到隐秘信息安全传输的目的。信息隐藏目前最重要的分支有隐写术和数字水印技术。隐写术的主要目的是实现隐秘信息的安全传输，此时要保护的对象为隐秘信息，则载体可以任意选取。数字水印技术的主要目的是保护载体的版权，即嵌入载体中的数据是用来标识载体的作者、归属权等相关信息。信息隐藏的过程一般包含数据嵌入和数据提取两个部分，数据嵌入是指将需要隐藏的隐秘信息隐藏到原始载体中，数据提取是指将嵌入载体中的隐秘信息从载体中提取出来。

基于数字签名的图像认证方案：

数字签名的本质就是消息的加密摘要，内容所有者使用私钥对需要传输的内容进行加密运算得到签名。由于内容所有者所使用的私钥只要他本人知道，因此一旦完成签名，就保证了内容所有者无法抵赖曾经发送过的消息，在验证签名无误的同时，也对信息在被签名后未被篡改进行了验证。

图像数字签名也称为图像hash函数。hash函数是指将任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出。一个图像hash函数必须要满足三个基本安全需求。第一，单向性：给定一个输入值则必存在一个输出，但是如果知道输出则无法反推出输入值。第二，抗碰撞性：给定任一图像输入，不可能找到另一个图像使得它们的输出相等。第三，密钥保密性：在密钥未知的情况下，hash值是不可能被伪造和被估计出的。

在该方案中，图像的认证主要分为以下三步。第一步，使用hash函数处理图像生成相应的hash摘要。第二，将生成的hash摘要通过数字签名算法进行签名，然后将签名传送给可信的第三方。第三，图像认证时通过对比当前图像的hash值与原始hash值是否一致，即可实现图像认证。

基于数字水印的图像认证方案：