[发明专利]一种基于EMD-3的多载体密图分存和重构方法

说明书

本发明提供一种基于EMD‑3的多载体密图分存和重构方法，将与公开图像等大的密图嵌入到多个分发的公开图像中，所提方法通过密图的MD5值和SHA‑1值以及用户给定的密钥产生多组置乱参数并分别用于不同的公开图像像素位置置乱；然后将置换后的公开图像对应位置像素构成向量，通过EMD‑3嵌入方法嵌入密图像素并重构公开图像，为增强EMD‑3嵌入的安全性，EMD‑3嵌入方法的基向量由与密图MD5值和SHA‑1值以及用户给定的密钥绑定的随机参数进行置乱，从而仅有正确的用户密钥和正确的密图MD5值和SHA‑1值才能对密图进行恢复，相对于传统的多载体密图分存重构方法，不仅具有较高的视觉嵌入质量，也增强了安全性。

技术领域

本发明属于图像信息安全和数字图像信号处理交叉领域，涉及一种密图分存重构方法，特别涉及一种基于EMD-3的多载体密图分存和重构方法。

背景技术

近年来，伴随着计算机和网络技术的发展，越来越多的图像在网络中传输，在给用户提供方便的同时，也带来了一系列的安全隐患。对图像信息不当使用和恶意篡改，不仅会涉及个人隐私，也会给社会带来严重的负面影响。

针对数字图像信息安全，人们已提出了多种方法，如：①将明文图像转换为密文图像的数字图像加密技术；②将机密图像隐藏于非相关载体中的数字图像隐写技术；③给图像添加版权认证标识，对图像真实性和完整性，来源者和使用者进行认证的数字图像水印技术；④结合现有技术特点对图像的真实性和完整性进行甄别的数字图像盲取证技术以及⑤将机密图像拆分为影子图像，利用分发影子图像重构秘密图像的数字图像信息分存技术。

其中，对重要图像信息进行安全保护的数字图像信息分存技术已成为当前图像信息安全的研究热点。传统的图像分存方案只是将秘密图像转换为无意义影子图像，这在公有信道传输中容易诱发攻击而使分发影子图像遭受破坏，从而降低秘密图像最终正确重构的可能性。针对无意义图像分存方案在使用过程中存在的安全隐患，一些文献也探讨了有意义图像分存。

针对有意义分存，Lin,2004(Lin CC,Tsai WH.Secret image sharing withsteganography and authentication.The Journal of Systems and Software,2004,73(3):405–414.)将秘密图像每个像素的8位分存信息嵌入到载体图像对应的2×2分块的左下，右下和右上像素中。Yang,2007(Yang CN,Chen TS,Yu KH,Wang CC.Improvements ofimage sharing with steganography and authentication.The Journal of Systemsand Software,2007,80(7):1070-1076.)用GF(2⁸)替代GF(251)、并通过调整2×2分存信息的嵌入结构来嵌入秘密像素分存信息。Chang,2008(Chang CC,Hsieh YP,Lin CH.Sharingsecrets in stego images with authentication.Pattern Recognition,2008,41(10):3130–3137.)将8位分存信息嵌入到载体图像对应的2×2分块所有像素的低3位中。为提高载体图像的视觉质量，Wu,2011(Wu CC,Kao SJ,Hwang MS.A high quality image sharingwith steganography and adaptive authentication scheme.The Journal of Systemsand Software,2011,84(12):2196-2207.)对传统的LSB嵌入方法进行改进，通过调整像素的第4个低位来减小嵌入信息后的像素与原始像素的差值以获得更高的视觉嵌入质量。为提升嵌入后载体的视觉质量，Eslami,2010(Eslami Z,Razzaghi SH,Zarepour AJ.Secretimage sharing based on cellular automata and steganography.PatternRecognition,2010,43(1):397-404.)等仅对载体图像所有2×2分块的1/2分块的低2位按LSB法嵌入分存信息。Chang,2011(Chang CC,Chen YH,Wang HC.Meaningful secretsharing technique with authentication and remedy abilities.InformationSciences,2011,181(14):3073–3084.)和Chen,2012(Chen YH,Chang CC.Image TamperDetection and Recovery Based on Dual Watermarks Sharing Strategy.Journal ofDigital Information Management,2012,10(1):39–49.)引入了像素配对，将分存信息嵌入到载体图像的2×2分块中以提高攻击后修复能力。为获得更强的攻击后修复能力，Wu,2013(Wu XT,Sun W.Secret image sharing scheme with authentication and remedyabilities based on cellular automata and discrete wavelet transform.TheJournal of Systems and Software,2013,86(4):1068-1088.)引入了备份图像，将两个8位秘密像素和2个4位备份图像像素对应的分存信息和认证信息用LSB法嵌入到载体图像对应2×4分块的低2位中。