[发明专利]一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法

说明书

本发明公开一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法，使用Shamir秘密共享多项式携带原始文本信息Message做散列变换，然后将多项式嵌入到载体图像P的Alpha通道中，并用映射置乱对信息进行保护。如需恢复则通过密钥集合还原原始文本信息Message和载体图像P，以此达到本发明的加密目的。本发明同样亦可应用于身份验证识别，版权保护等领域。本发明的基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，除了能够有效解决上述缺点所带来的问题之外，还同时具有视觉质量高、传输的信息量大、信息隐蔽性好、安全性高等优点，能够适应在复杂的网络环境中实时完成信息隐藏运算。

技术领域

本发明属于图像信息隐写技术，具体涉及一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法，适用于身份信息验证识别和隐藏通信。

背景技术

随着互联网技术的快速发展，越来越多的信息通过网络进行传输。网络信息安全越来越重要，而信息隐藏技术在信息安全领域中具有重要地位。总体而言，信息隐藏的的载体包括文字、静态的图像、动态的视频和声音等等。数字图像由于具有较大的冗余空间，是信息隐藏的良好载体，且隐藏效果较为直观，是信息隐藏的主流方式之一，也是研究得最多和最早的一种载体。图像信息隐藏应用于产权保护、票据防伪、图像作品版权标识的隐藏和防篡改以及隐藏通信对抗等等多个领域。衡量一个图像信息隐藏的算法的标准主要有两个指标：PSNR和ER。PSNR是指通过信息隐藏算法所得到最终隐藏图像的视觉效果，而ER是指该隐藏算法可使原始图像隐藏的容量。但是这两个标准是互相影响的，一个高容量的信息隐藏算法往往会得到一个相对较低的图片视觉效果。

现有的图像信息隐藏方法可以分为两大类：基于空域的方法和基于变换域的方法。空域隐藏算法主要有LSB(Least Significant Bit)替换算法、二值图像信息隐藏算法、Patchwork图像信息隐藏算法等，具有视觉效果好、处理简单、算法时间复杂度低等优点。变换域隐藏算法主要有DCT(离散余弦变换)域隐藏算法、DWT(离散小波变换)、DFT(离散傅里叶变换)等，具有稳健性较强的优点，抵抗压缩操作攻击的能力强。

上述现有图像信息隐写方法存在以下问题：

(1)大容量的图像信息隐藏算法可能出现图像失真严重，信息易于察觉等问题，进而引发秘密信息的泄露。

(2)未经特殊处理的载体图像上，携带秘密信息的像素点在位置空间上联系非常紧密。在信息隐藏算法公开的情况下，攻击者即使没有密钥，也可能通过信息隐藏算法和位置间相互联系来破解嵌入的秘密信息，秘密信息的安全无法得到保证。

(3)每一部分秘密信息的嵌入只跟与其对应的像素块有关联。如果图像信息隐藏的内容为文本信息，攻击者只要提取图像的其中一部分像素块进行分析破解，就有可能从已破解的内容推断出其他所有的秘密信息。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏和恢复方法，解决了传统隐藏方法按一定的顺序嵌入数据而不做特殊保护以及信息安全程度低等缺陷，本发明保持高容量的信息隐藏，同时彻底地打乱了数据间的关系，攻击者无法捕获有效的数据与现。

技术方案：本发明的一种基于秘密共享和混沌映射的PNG图像信息隐藏方法，包括以下步骤：

S1、输入原始文本信息M和载体PNG图像P；

S2、对原始文本信息M进行预处理，得到加密的二进制字符串u’_bit；

S3、构造Shamir秘密共享多项式携带原始文本信息M做散列变换，得到字符串数据串H(x_i)；

S4、使用S盒映射Shamir秘密共享多项式系数值，得到字符串数据串H’(x_i)；

S5、将多项式嵌入到载体PNG图像P的Alpha通道中，得到新载体图像P’；