[发明专利]一种密文域可逆信息隐藏方法及软硬件应用系统

说明书

本发明公开了一种密文域可逆信息隐藏方法，包括以下步骤：(1)对明文进行预处理和加密，得到密文；(2)将加密后的额外信息嵌入密文中，得到第一携密密文；(3)对第一携密密文二次嵌入基于密钥替换的密文LSB信息，最终得到携密密文；基于密钥替换的密文LSB信息为额外信息经加密处理得到的数据；(4)对携密密文进行LSB提取，提取出二次嵌入的额外信息；通过密文域信息提取及载体恢复或明文域信息提取及载体恢复对携密密文进行处理，得到原始明文和第一次嵌入的额外信息。本发明还公开了一种密文域可逆信息隐藏系统、计算机设备及可读存储介质，满足可分离密文域可逆信息隐藏的前提下，保证数据的高效、大容量嵌入及载体数据可逆恢复。

技术领域

本发明涉及信息隐藏、信息加密与密文域数据处理技术，具体为一种密文域可逆信息隐藏方法及软硬件应用系统。

背景技术

信息隐藏自20世纪90年代诞生以来，在信息安全领域发挥的作用日益增强。但是多数隐写算法在嵌入隐秘信息的同时，永久性地损坏了原始载体信号中的数据，引入了一定的失真。但是这些失真在一些对数据认证要求较高，同时需要无失真恢复出原始载体的应用场合是不可接受的，如远程医学诊断、云环境下的加密数据标注、军事与法律事务中等。在军事，医学等领域中，不仅隐秘信息具有极高的价值，同样原始载体信号也是不可或缺的。例如，对于医学图片任何一处修改都可能成为医疗事故诉讼中的关键，唯有保证在提取隐秘信息后能够无损还原原始图片，才能避免引起的不必要的麻烦；对于军事图像，可逆信息隐藏技术的意义更为明显，如遥感图像在军事领域中具有很高的价值，如果在嵌入信息的过程中，损坏了原始图像导致重要信息丢失，那么引起的后果是难以估计的。在司法领域、用户权限多级管理领域，其同样具有很好的发展前景。为了保证载体信号可以被无损还原出来，可逆信息隐藏的概念被提出，要求在提取隐藏信息后可以无差错恢复出原始载体。

可逆信息隐藏根据载体是否加密分为密文域与非密文域可逆信息隐藏，其中密文域可逆信息隐藏(Reversible Data Hiding in Encrypted Domain,RDH-ED)是指用于嵌入的载体图像是经过加密的，嵌入信息后仍然可以无差错解密出载体图像的技术。加密是当前隐私保证与信息安全的重要手段之一，信息加密成密文呈现的是混乱无序、无意义的状态，未授权者只能看到随机的噪点信号，而无法获取明文的真实信息。但是现在越来越需要能够直接对加密数据进行管理。例如存储在远程云端的数字图像，为了隐私保护，通常对图像进行加密存储，信息隐藏技术可以通过在宿主中嵌入额外的信息，如用户信息、版权信息等来方便地管理这些密文；在医学影像中，图像被加密用来保护病人的隐私，同时可以在密文图像中嵌入病人的病历或个人信息用于档案资料的管理；在保持加密图像的完整性时，计算加密图像的哈希值、循环冗余校验码(CRC)或其他纠错信息并直接嵌入到加密图像中去。因此，密文域可逆隐写对于云环境下的重要信息可以起到双重保险的作用，密文域可逆信息隐藏作为加密信号处理与隐写技术的结合，是当前云环境隐私数据保护的研究热点之一。

现有的密文域可逆信息隐藏方法中，可分离的可逆信息隐藏更强调了用户提取隐藏信息与可逆恢复载体数据两过程的可分离，这点对于用户的隐私保护与云环境下信息安全与数据管理具有更大实用意义。但是现有的密文域可逆信息隐藏技术在实现可分离隐写的前提下，有效保证数据大容量嵌入、载体数据可逆恢复、不可检测性等方面存在诸多难点与问题，因为现代加密算法要求明文的极小改变也将扩散到整个密文空间，而可逆算法的设计往往独立于加密算法，使得嵌入过程中修改的加密数据越多，解密结果失真会越大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密文域可逆信息隐藏方法及软硬件应用系统，能够满足可分离密文域可逆信息隐藏的前提下，有效保证数据的高效、大容量嵌入，载体数据可逆恢复。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种密文域可逆信息隐藏方法，包括以下步骤：

(1)对明文进行预处理和加密，得到密文；