[发明专利]一种基于整数小波变换的加密图像可逆信息隐藏方法

权利要求书

1.一种基于整数小波变换的加密图像可逆信息隐藏方法，其特征在于：包括密钥产生步骤、信息隐藏步骤、图像加密步骤以及信息提取和图像恢复步骤；

其中，密钥产生步骤如下：

步骤S11：将大小为m×n的秘密信息w隐藏到大小为M×N的图像I中，密钥K₀由四个部分组成：{z₀，s，d，RS_l}，z₀是混沌系统的初始值；s和d是用于在隐藏和加密过程中抽取序列的参数；RS_l(l＝1，2，…，m×n)是一个恢复序列，能够提取机密数据并完全恢复原始图像，将在信息隐藏步骤中产生；

步骤S12：提出一种混沌系统，其定义如公式(1)：

z_k+1＝sin(πz_k-μz_k(1+z_k))，k＝0，1，2… (1)；

其中，μ∈(4，11]；混沌系统初始值z₀根据图像信息得到，其计算公式如式(2)所示：

其中mod(*，*)表示两数的取余运算，rf为横向像素差之和，cf为纵向像素差之和，计算过程如公式(3)：

步骤S13：根据公式(3)和(4)，计算抽选序列时的参数s，d：

其中表示向上取整；

信息隐藏步骤如下：

步骤S21：将原图像进行整数小波变换，得到大小分别为的四个小波分量，分别为LL_i，j，LH_i，j，HL_i，j，HH_i，j；

步骤S22：根据公式(5)，通过密钥中的s，d，从混沌系统z_k中抽取出长度为m×n的位置序列，记为A_l：

A_l＝1-2z_ls+d，l＝1，2，…，m×n (5)；

步骤S23：根据公式(6)，对抽选的序列A_l进行归一化和整数化，得到位置序列norA_l；

其中，max(*)，min(*)表示求序列的最大和最小值的运算；通过归一化和整数化后，序列norA_l∈[1，M×N]；

步骤S24：依次扫描norA_l中所有元素，每个元素代表了小波分量中的位置，根据公式(7)可以分解为横坐标i和纵坐标j：

步骤S25：将位置序列中对应的HH_i，j的最低位保存到密钥文件中，即恢复序列RS，如公式(8)：

RS_l＝mod(HH_i，j，2)，l＝1，2，…，m×n (8)；

步骤S26：将秘密信息隐藏到HH_i，j的最低位得到HH′_i，j；

图像加密步骤如下：

步骤S31：将四个小波分量LL_i，j，LH_i，j，HL_i，j，HH′_i，j分别转化为一维序列

步骤S32：根据公式(9)，从根据密钥中的d，s，从混沌系统z_k中抽选长度为的序列，记为B_l：

步骤S33：根据公式(10)，对抽选的序列B_l进行归一化和整数化，得到位置序列norB_l：

步骤S34：计算出最小值序列Min_l和最大值序列根据公式(11)对LL进行加密并限制，得到加密值LL′_l：

LL′_l＝mod(LL_l+norB_l，Max_l-Min_l)+Min_l (11)；

步骤S35：根据公式(12)，将norB_l按从小到大的顺序排序，得到一个新的序列Bs和位置序列Index_l：

[Bs_l，Index_l]＝sort(norB_l) (12)；

其中sort(*)表示对序列进行排序，Bs_l为排序后的序列，Index_l表示Bs_l中元素在原序列中的位置；

步骤S36：利用位置序列Index_l，根据公式(13)，对一维序列LL′_l，LH_l，HL_l，HH′_l进行位置置乱，得到置乱后的四个分量序列LL″_l，LH′_l，HL′_l，HH″_l；

步骤S37：将得到的四个加密分量序列分别转化为矩阵，得到加密后的四个分量LL″_i，j，LH′_i，j，HL′_i，j，HH″_i，j；

步骤S38：将加密后的四个分量进行整数小波重构，得到加密后的密文图像C；

信息提取和图像恢复步骤如下：

步骤S41：对密文图像C进行整数小波变换，得到四个分量，并转换为一维序列LL″_l，LH′_l，HL′_l，HH″_i；

步骤S42：根据密钥文件，生成混沌序列，并根据公式(9)生成解密序列B_l，且根据公式(10)进行归一化和整数化的到norB_l；

步骤S43：根据公式(12)，将归一化的序列norB_l按照从小到大的顺序排序，得到用来解密的位置序列Index_l；

步骤S44：利用位置序列Index_l，根据公式(14)，对一维序列LL″_l，LH′_l，HL′_l，HH″_l进行位置恢复，得到LL′_l，LH_l，HL_l，HH′_l：

步骤S45：计算出最小值序列Min_l和最大值序列Max_l，根据公式(15)，对LL′_l进行解密，得到解密值LL_l：

LL_l＝mod(LL′_l-norB_l-Min_l，Max_l-Min_l) (15)；

对于LL_l＜Min_l的元素，根据公式(16)，进行再次修正：

LL_l＝LL_l+Max_l-Min_l，while LL_l＜Min_l (16)；

步骤S46：根据公式(9)从混沌系统得到的序列中抽选长度为m×n的序列A_i，并根据公式(10)对其进行归一化和整数化，得到位置序列norA_l：

步骤S47：根据公式(11)扫描小波分量中norA_l对应的位置，根据公式(17)，得到隐藏的秘密信息Data_l：

Data_l＝mod(HH′_i，j，2) (17)；

步骤S48：根据恢复规则表和密钥中的RS_l恢复原始HH_i，j；

步骤S49：将各小波分量LL_i，j，LH_i，j，HL_i，j，HH_i，j进行整数小波重构，得到图像I。