[发明专利]一种结合块旋转和马赛克的无嵌入伪装方法

说明书

本发明提供一种结合块旋转和马赛克的无嵌入伪装重构方法，首先将多个分辨率为(2r‑1)×(2r‑1)的灰度图像转换为具有伪随机转角半径为r的圆形图像，通过生成随机整数坐标序列来决定密图划分的比特位串在掩体上的隐藏位置；其次对于隐藏和非隐藏位置则分别通过放置与密钥和位置关联或与掩体放置位置最接近的圆形图像来对密图划分的比特位串进行编码表示和形成掩盖，并添加与密钥和位置关联的随机转角来对放置的圆形图像进行认证；最后将放置过程产生的偏差传递给掩体周围未处理像素从而产生马赛克图像并根据密钥从马赛克图像中提取出密图和对提取出的密图进行认证。所提方法可对密图进行高质量的马赛克掩盖并可抵御信道攻击且严格依赖于密钥具备较高的安全性。

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，涉及一种伪装方法，具体涉及一种结合块旋转和马赛克的密图伪装与恢复方法。

背景技术

当前随着深度学习的不断深入和人工智能的继续发展以及量子计算机的初现端倪，使得传统以图像音频为主要传输介质的多媒体信息安全形势变得更为严峻。而与此同时，一方面，压缩技术的持续发展，也使得传统基于修改式嵌入的信息隐藏可供利用的冗余空间越来越小，而另一方面，基于机器学习的隐写分类器维数不断提高，甚至出现了34761维空域富特征模型，导致传统信息隐藏的隐匿信息不被发现的可能性也越来越小，而所有这些也使得传统基于修改式嵌入的信息隐藏技术发展陷入了瓶颈。

如何有效地进行下一代信息隐藏技术研究，来自北京和上海的专家于2014年5月召开的全国信息隐藏与多媒体安全专家研讨会首次提出了“无载体信息隐藏”。2015年3月在武汉召开的第12届全国信息隐藏大会上，北京电子技术应用研究所所长郭云彪研究员在大会特邀报告：信息隐藏之我见，将无载体信息隐藏技术列入了未来信息隐藏的前沿阵地。2016年10月在合肥召开的第13届全国信息隐藏大会将无载体信息隐藏正式定位为第2代信息隐藏技术，2个会议主题报告都与无载体信息隐藏直接相关。传统基于无载体信息隐藏技术主要有两种典型的方法，分别是基于搜索式无载体信息隐藏方法和基于纹理合成的生成式无载体信息隐藏。

传统基于搜索的无载体信息隐藏方法，主要通过检索数据库中包含指定秘密矢量的载体文本或图像来传递秘密信息，由于自然图像文本对不相关秘密信息的表达能力十分有限，导致这类方法的嵌密容量极低。例如，Zhou Z L，2015.(Zhou Z L,Sun H Y,Harit RH,Chen X Y,Sun X M.Coverless image steganography without embedding[C]//International Conference on Cloud Computing and Security.SpringerInternational Publishing,2015:123-132.)基于块均值比较，将图像分为9个块，并进一步利用块均值比较的方式将图像映射为对应的8比特哈希值，最后检索数据库中哈希值与秘密比特小段相等的图像作为含密载体，这类方法每幅图像仅能隐藏8比特。Zhou Z,2017(Zhou Z,Wu Q M J,Yang C N,et al.Coverless image steganography usinghistograms of oriented gradients-based hashing algorithm[J].Journal ofInternet Technology,2017,18(5):1177-1184)在Zhou Z L,2015.的基础上引入用户标识来确定秘密信息所嵌入的图像块位置，并进一步将图像块的像素梯度幅值与梯度方向映射为20比特，从而嵌密容量仅为20比特每图像。为进一步提升单图像的嵌密容量并缩减数据库规模，吴建斌,2018(吴建斌,贾炎柯,刘逸雯.基于图像编码及拼接的无载体信息隐藏[C]//第14届全国信息隐藏暨多媒体信息安全学术会议(CIHW2018),广州,2018:45-52)通过哈希函数将图像的信息熵编码为7比特哈希值，并通过排列组合将4张图像拼接在一起，利用4张图像所表达的哈希值以及4张图像的16种拼接顺序隐藏32比特信息。由于基于搜索的无载体信息隐藏方法嵌密容量极低，需在信道中传输海量的载体文本或图像来完整表达秘密信息，从而易引起攻击者的怀疑，导致传输的秘密信息容易遭受破坏。