[发明专利]一种素数域多门限渐进秘密图像分存及重构方法

摘要

本发明给出一种素数域多门限渐进秘密图像分存及重构方法，首先结合随机参与值将密钥分存，将分存密钥和参与值对应的MD5值公布以防止作弊；然后对秘密图像进行8×8频域变换，对分块频域系数进行随机量化和指定码长分配表的2进制表示，按之字形扫描顺序和频带重组形成多个划分频带并通过置乱形成频带备份；其次对频带、频带备份和认证信息在素数域进行多门限分存，并附加1比特认证信息重构分发影子图像。在恢复时首先检测MD5值并结合多门限确定可重建频带，然后利用双重认证重构1次和2次频带备份表并重建对应频带，利用已重建频带重构秘密图像。同现有方法相比，所提方法可充分利用分发影子图像对秘密图像进行渐进分存并提升视觉重建质量。

主权项

1.一种素数域多门限渐进秘密图像分存方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：由秘密持有者配置分存默认参数，包括：320位2进制码长分配表M＝(m_i,j)_8×8，系统模数大素数p，分发份额数N,N∈{1,2,…,p‑1}，整数随机量化门限rq＞0以及r＞0个频带分存门限k_i∈{2,3,…,N},i＝0,1,…,r‑1满足频带递增且频带累计值为64的因子，将秘密图像S＝(s_i,j)_h×w划分为不重叠的8×8小块B_x,y,x＝0,1,…,m‑1,y＝0,1,…,n‑1，其中h,w为正整数，m＝h/8,n＝w/8且mmod8＝0,nmod8＝0；第2步：由秘密持有者生成N个随机数P₁,P₂,…,P_N∈{0,1,…,p‑1}作为每个影子图像对应的随机参与值且P₁mod127,P₂mod127,…,P_Nmod127两两不等，将密钥key∈{0,1,…,p‑1}分存成N个分存密钥subkey₁,subkey₂,…,subkey_N，并将子密钥(subkey_k,P_k),k＝1,2,…,N对应的MD5值公布到第3方公信方以防止参与者作弊，由密钥key生成长度为64的随机序列RQ_x,y＝(rq_i)₆₄,rq_i∈{1,2,…,rq}，将其重新排列作为B_x,y对应的随机量化矩阵Q_x,y，其中x＝0,1,…,m‑1,y＝0,1,…,n‑1；rq为整数随机量化门限；第3步：将每个不重叠分块B_x,y＝(b_i,j)_8×8变换为频域块FB_x,y＝(fb_i,j)_8×8，通过Q_x,y＝(q_i,j)_8×8将FB_x,y量化为FB′_x,y＝(fb′_i,j)_8×8并对FB′_x,y中矩阵元素进行整数化表示和2进制存储转换作为FB″_x,y；第4步：将所有的FB″_x,y转换为2进制比特位串IB_x,y，将IB_x,y转换为1维序列I_x,y，将I_x,y以k₀:k₁:…:k_r‑1为分割比例划分为r个频带，记对应的频带为则所包含的元素数记为N_i,i＝0,1,…,r‑1；第5步：将所有分块相同频带合并，得到合并后的频带BI_i，对BI_i中的元素进行索引位置置乱，作为频带BI_i的备份CI_i，其中i＝0,1,…,r‑1；第6步：记由密钥key生成bi_i,u,ci_i,u,ci_i‑1,u的认证信息其中，u＝0,1,…,mn·N_i‑1；mn·N_i为BI_i的长度；第7步：将bi_i,u,ci_i,u或bi_i,u,ci_i,u,ci_i‑1,u和组合作为整数a,b,c，然后对在素数域上拉格朗日插值分存得到分存信息f_i,u(S_k),k＝1,2,…,N,S_k＝P_kmod127；第8步：由密钥key产生1比特随机数v_i,u,k∈{0,1}作为f_i,u(S_k)的认证位，将f_i,u(S_k)和v_i,u,k映射为f′_i,u(S_k)∈{0,1,…,255}，其中：i∈{0,1,…,r‑1},k∈{1,2,…,N}，u∈{0,1,…,mn·N_i‑1}；第9步：记E_k为第k个分发影子图像对应的置乱前矩阵，E_z,k为E_k的第z个重构矩阵块，E_z,i,k为E_z,k的第i个划分频带，首先重建E_z,i,k，然后重建E_z,k，最后重建E_k，然后以密钥key和subkey_k将E_k置乱为E′_k；第10步：将所有的E′_k,k＝1,2,…,N作为影子图像和N个子密钥(subkey_k,P_k),k＝1,2,…,N分发给对应的保管者进行保管，利用系统的默认参数配置重构系统并销毁中间参数。