基于分类置乱和隐藏信息分级的加密域可逆信息隐藏方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107103631A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201710250376.1(22)申请日2017.04.17(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市二环路北一段111号(72)发明人陈帆和红杰尹帮旭鄢舒(74)专利代理机构成都博通专利事务所51208代理人陈树明(51)Int.Cl.G06T9/00(2006.01)H04N1/32(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称基于分类置乱和隐藏信息分级的加密域可逆信息隐藏方法(57)摘要一种基于分类置乱和隐藏信息分级的加密域可逆信息隐藏方法，它通过块分类可变像素和固定像素，并分类置乱可变像素和固定像素为加密图像预留隐藏空间；图像加密时，将图像分为可变像素和固定像素并分别以像素为单位进行按位异或和置乱加密，实现对像素值和像素位置加密保护；同时，将块分类矩阵做为图像加密密钥的一部分，进一步降低加密图像内容泄露的可能性；信息隐藏时，根据待隐藏信息的作用将其分为公开、授权和私密三类，用不同加密方法实现不同等级的保护。信息提取时，只要获得相应授权就能正确提取信息，没有隐藏密钥很难得到私密信息；图像解密时，只需加密密钥，就可以得到与原始图像相同的解密图像。算法实现简单，隐写容量大。CN107103631ACN107103631A权利要求书1/3页1.一种基于分类置乱和隐藏信息分级的加密域可逆信息隐藏方法，包括如下步骤：A、分类置乱加密A1、块分类矩阵：将大小为(P×M)×(Q×N)的原始图像X，X＝{xi，j|i＝1，2，...，I，j＝1，2，...，J}划分成M×N个不重叠的图像块Xm，n，Xm，n＝{xp，q|p＝1，2，...，P，q＝1，2，...，Q}；其中，I＝P×M为原始图像X的行数，J＝Q×N为原始图像X的列数；m为图像块Xm,n的纵向序号，其最大值为M；n为图像块Xm,n的横向序号，其最大值为N；p为图像块Xm,n的像素xp,q的行数，q为图像块Xm,n的像素xp,q的列数；P、Q分别为图像块Xm,n的行数、列数；如果图像块Xm,n中的所有像素的最高有效位相同，则块分类标识tm,n的值为0，否则，块分类标识tm,n的值为1，得到块分类矩阵T，T＝{tm,n|m＝1,2…,M,n＝1,2,…,N}；A2、像素类型标示矩阵：初始化图像块Xm,n的块像素类型标示矩阵Cm,n，Cm,n＝{cp,q|p＝1,2,…,P,q＝1,2,…,Q}的所有元素值为1；如果对应的块分类标识tm,n＝0，则在该块像素类型标示矩阵Cm,n中基于加密密钥Ke选择对应的一个元素值不变，其它元素值置为0；将所有块像素类型标示矩阵Cm,n拼接为图像像素类型标示矩阵C＝{Cm,n|m＝1,2,…,M,n＝1,2,…,N}，统计图像像素类型标示矩阵C中元素值为0的元素个数，记为nc；A3、生成加密图像：块像素类型标示矩阵Cm,n中，如果元素cp,q的值为0，则图像块Xm,n中同一位置的像素xp,q定义为可变像素；否则，图像块Xm,n中同一位置的像素xp,q定义为固定像素；将所有图像块cXm,n中的可变像素拼接为可变像素线性表L，同时将所有图像块Xm,n中的固定像素拼接为固定像素线性表Lu；cu然后，基于加密密钥Ke生成密钥流，分别对可变像素线性表L和固定像素线性表L依次做“按位异或解密”和“置乱解密”，得到加密的可变像素线性表Lc′和加密固定像素线性表Lu′；接着，将加密可变像素线性表Lc′和加密固定像素线性表Lu′拼接，得到加密图像X′，{X′＝{x′i，j|i＝1，2，...，I，j＝1，2，...，J}；计算加密图像X′的总像素个数的最小二进制表示的位数a，进而得到加密图像X′的最大嵌入比特数nmax，nmax＝nc-a，将最大嵌入比特数nmax的二值编码替换加密图像X′的前a个像素即x′1，1至x′1，a像素的最高有效位，得到头部替换后的加密图像X″，X″＝{x″i，j|i＝1，2，...，I，j＝1，2，...，J}；B、信息隐藏B1、隐藏信息分类加密：将隐藏信息S分为公开信息S1、授权信息S2和私密信息S3，即S＝{S1,S2,S3}；S1，S2和S3的比特数分别记为l1、l2和l3，l1、l2和l3均用b位二进制表示，max(.)表示最大值函数；将授权信息S2及其比特数l2用私钥K2同时进行非对称加密，得到加密授权信息S′2和授权信息S2的加密比特数l′2；将授权信息S2的比特数l2和私密信息S3的比特数l3串联，得到授权信息和私密信息的总比特数l2，3，用隐藏密钥K3加密授权信息和私密信息的总比特数l2，3得到授权信息和私密信2CN107103631A权