[发明专利]一种针对JPEG图像的秘密图像分享方法和系统

说明书

本发明提出一种针对JPEG图像的秘密图像分享方法和系统，属于图像处理技术领域。待分享的秘密图像为JPEG图像，所述JPEG图像包含的秘密信息为经量化的DCT系数。通过对获取到的n+1张图像进行预处理，以提取所述n+1张图像中的每一张图像的完整DCT系数列表，确定所述待分享的秘密图像的待分享DCT系数列表、所述n张载体图像对应的n张待使用DCT系数列表，并确定素数p；进一步获取与所述n张待使用DCT系数列表对应的且包含所述待分享的秘密图像的秘密信息的n张所述分享值列表及n张影子图像，发送方通过向接收方发送所述n张影子图像实现对所述秘密图像的分享。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种针对JPEG图像的秘密图像分享方法和系统。

背景技术

秘密分享技术把秘密信息加密成为多个影子图像(shadow，shadow image或share)并分发给多个参与方，只有授权参与方的子集合可以一起解密，而非授权子集合无法解密。一个秘密分享算法一般包括秘密分享(share或generate)和恢复(recover)两个阶段，有时也称作加密(encrypt)和解密(decrypt)或者编码(encode)和解码(decode)。在(k,n)门限秘密分享方案(scheme)当中，其中k≤n，将秘密信息加密成n个影子图像。只有获得等于或者大于k个影子图像时，才能解密原秘密；而少于k个影子图像时无法获得任何秘密。

数字图像是最重要的媒体类型之一，研究者们广泛研究将秘密分享技术应用于数字图像对象，秘密图像分享(SIS)技术蓬勃发展。相对于数据，在秘密图像分享领域数字图像的特殊性在于：(1)数字图像的特殊文件存储结构。以灰度BMP格式数字图像为例，其像素值取值空间为[0，255]，所以在秘密图像分享方案中应充分考虑秘密值、分享值及相关参数的取值范围，避免分享或恢复过程出现信息丢失，导致无法恢复秘密图像的情况。(2)数字图像由大量像素点组成，秘密分享每次仅针对一个或几个像素值进行分享操作，因此，方案设计过程中应当重视分享和恢复算法的高效性。(3)相邻像素值之间有关联性。图像相邻像素点之间存在连贯性和关联性，这可能造成图像秘密信息的泄露。因此秘密图像分享方案要同时考虑单次分享安全性和视觉安全性。(4)图像传递最终靠人眼视觉系统识别，由于人眼的低通滤波特性，不要求无损恢复图像(5)图像是特殊的数据，秘密图像分享方案可经简单改变应用于一般数据的秘密分享场合。秘密图像分享方案进行性能评估指标包括：秘密图像的恢复质量，有无像素扩张，(k,n)门限，秘密图像恢复复杂度，影子图像可理解，渐进性，秘密图像类型等。

秘密分享的主流原理包括：基于多项式的(k,n)门限秘密分享方案，基于中国剩余定理的秘密分享方案，可视加密方案。本技术方案是基于多项式的秘密分享方案。下面介绍基于多项式的(k,n)门限秘密分享方案。

例如，多项式秘密分享方案将秘密嵌入一个随机的k-1次多项式，在解密时这个多项式可以由拉格朗日插值法重构，从而获取嵌入多项式的秘密信息。已知秘密信息s，将其分享为n个影子份额sc₁,sc₂,…,sc_n，具体的方案如下：

(1)在初始化阶段，确定门限(k,n)的值，其中，k≤n。选择一个大素数p，满足p＞n且p＞s，令GF(p)是一个有限域，所有的元素都是GF(p)的元素，且所有的运算在有限域GF(p)中进行。

(2)在分享阶段，为了将s加密成为影子值sc_i，在有限域GF(p)内随机生成一个k-1次的多项式：

f(x)＝a₀+a₁x+…+a_k-1x^k-1

其中，将秘密s嵌入到多项式第一个系数中，即a₀＝s，其余的系数a₁,…,a_k-1在有限域GF(p)中随机选取。然后计算：