[发明专利]盲信息隐藏/解密方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟光学的盲信息隐藏/解密方法，属于信息安全技术领域。

背景技术

5O多年前C1aude E．Shannon创立了“信息论”，奠定了现代信息通讯技术的理论基石。此后，通信技术和信息技术发展迅猛。但在发展的同时，信息在传播过程中容易受到的侵权、盗版、删除等威胁，使信息安全领域的研究成为一项重要紧迫的研究课题。 

信息隐藏是信息安全的核心技术之一，它作为新兴的学科从1996年前后才逐渐获得迅速发展。信息隐藏的一般过程都利用了载体信息的冗余，通过隐藏算法和密钥作用，将秘密信息嵌入原始载体，最终变换成用以传输的隐秘信息。由于原始载体信息和隐秘信息的统计特性基本一致，即满足不可感知性原则，因而隐蔽于原始载体中的秘密信息，传输时不为攻击者所注意，充分降低了被获取或破坏的风险，其安全性得以确保。信息隐藏应用非常广泛，在数字作品版权保护和个人隐私等方面均发挥着主要作用，同时在匿名选举、秘密广播、数字现金等研究中也有重要价值。 

信息隐藏技术作为新兴学科，其隐藏机制涵盖了光学、声学、电子学、化学和生物学等领域，在金融、国防、通讯、网络方面有着十分重要的意义，成为当今研究的热点。光学作为其隐藏机制的重要分支，由于其在处理信息方面具有高速并行处理能力，因此利用信息光学方法来实现图像的加密、信息隐藏和数字水印，具有一定的优势。 

虚拟光学含义是采用数字技术，将信息进行数字化，视为信息平面，包含光的相位信息和振幅信息，能进行“干涉”和“衍射”。现代光学结合信息技术，对秘密图像进行光学变换或处理，在空域内实施嵌入载体完成信息隐藏。对现有技术文献进行检索，目前采用光学和虚拟光学进行信息隐藏的技术主要包括以下几种。 

（1）双随机相位编码方式：如图1所示，双随机相位编码方式，在1995年由Réfrégier和Javidi提出。将随机相位板RPM1贴于原始秘密图像f(x,y)放在输入平面上，在平行光的照射下，输入图像f(x,y)接受M1的随机相位调制，经过第一个光学透镜的傅里叶变换到达傅里叶频谱面，并被另一块随机相位板M2调制，再经第二个透镜的变换，在输出平面得到振幅与相位均为白噪声分布的加密图像f′(x,y),将它直接嵌入位于该平面内的载体图像中，最终获得携有秘密信息的隐秘图。 

采用双随机相位编码方式，待隐藏信息的不可感知性和提取隐藏信息的质量是一矛盾体，亦即随着秘密图像加权因子的减小，用于传输的隐秘图像质量有效提高而秘密图像的保真度也明显降低。 

（2）数字全息方式：较早的典型方法是2002年Takai和Mifune提出的基于傅里叶变换全息和随机相位编码的数字水印方案，隐藏过程如图2所示，将待隐藏信息贴上一块随机相位板M3，平面光垂直照射图像并经过其相位调制后再作傅氏变换，与一束倾斜的平面参考光发生干涉，所形成的离轴全息干涉图H1，由光强探测器记录，经光电转换成为离轴数字全息图H2。该方法是物理过程与虚拟光学的结合，隐藏信息的可控性得到加强的同时，由于存在实际的物理过程，且仅适用于图像信息隐藏，因此一定程度上限制了其应用。 

（3）非线性光学联合变换相关器（NJTC）：该方式目的是实现多图像隐藏，指在一幅载体图像中隐藏多幅秘密图像.在2004年由J.J.Kim等提出。由于隐藏多幅秘密图像，在隐藏过程中，随着提取数据量的增大，为了恢复隐藏的多重秘密信息，处理时间也成正比增加，因此给常规的数字解码系统带来明显的负担，很难应用于音频和视频。 

对现有技术文献的检索，如黄清龙、刘建岚的发表在光子学报（2008,37(10):2118-2122）“多重菲涅耳衍射变换和相位密码板实现图像加密的技术”，采用多重菲涅耳变换和相位板实现了图像加密，但不能对待隐藏信息进行微缩和放大，且实现加密同时改变了原始宿主状态，容易被识别攻击。深圳大学2005年1月公开的发明专利“基于虚拟类全息的信息隐藏加/解密方法及装置”（公开号200410019056.8），采用的同轴“类全息”方式，虽然能实现图像、音频、视频加密/解密，但同样不能对待隐藏信息进行微缩或放大。且上述两种方法均没有采取编码嵌入方式，一定程度上缺少了灵活性。如本发明人之前发表在电讯技术（2012 ，52(3), 352-356）“基于菲涅耳变换的盲信息隐藏技术”，采用菲涅尔变换，可对带隐藏信息进行微缩或放大，可采用编码，具有很强的抗攻击能力和灵活性，但是由于仅仅采用菲涅尔变换，隐藏信息的再现质量受到了限制和制约。 

发明内容