一種基於塊壓縮感知的秘密圖像共享方法
2023-05-01 06:27:21
專利名稱：一種基於塊壓縮感知的秘密圖像共享方法
技術領域：
本發明屬於秘密圖像共享技術領域，具體涉及一種基於塊壓縮感知的秘密圖像共
享方法。
背景技術：
目前，網絡系統的開放性在給人們生活帶來巨大方便的同時，對信息安全也造成了很大的威脅，尤其在軍事、醫療及商業等對信息完整性和安全性要求較高的領域內，信息的安全性更顯得尤為重要。數字圖像因其能夠承載大量信息而成為網絡中傳輸的主要數據，而數字圖像的安全性也成為當今社會信息科學領域日益關注的問題之一。由於數字圖像具有數據量大、冗餘度高與像素間相關性強等特點，傳統的信息加密方法已不能適應數字圖像加密的要求。秘密圖像共享技術就是隨著圖像加密技術的發展應運而生的。秘密圖像共享技術是立足於圖像處理中的一種有效的加密技術。秘密圖像共享，即將原秘密圖像按照一定的運算拆分成m個影子圖像並安全地分給不同的人保管，只有收集到其中的Hr Sm)個或更多的影子圖像才能夠恢復出原秘密圖像的信息，而少於r個影子圖像就無法恢復原圖像的任何信息。通過該技術既能夠防止權利過於集中，又能夠增強秘密圖像的安全性和完整性 ，同時在通信過程中丟失一部分信息的情況下仍能重構出原秘密圖像，因此該技術非常適合於在分布式網絡環境中對重要數據的保護。早期的秘密圖像共享技術利用Shamir的(r，m)門限方案，將秘密圖像分割成若干似噪聲的影子圖像，影子圖像的尺寸通常小於原始圖像尺寸，這使得圖像傳輸過程中節省了大量的帶寬。Thien and Lin提出了一種縮小影子圖像尺寸的秘密共享方案，該方案將原秘密圖像像素灰度值重新排序，並將排序後的值作為Shamir(r，m)門限方案中共享多項式的係數。該方案可以將影子圖像的尺寸縮減為原圖像的1/r，並且圖像幾乎沒有損失，但該方案產生的影子圖像尺寸固定，不能夠適應不同環境下的帶寬變化；此後，Huang andHsieh等人提出了一種漸進的秘密共享方案，該方案可以根據接收到的影子圖像的部分信息恢復原秘密圖像，獲得的影子圖像信息越多，恢復效果就越好，但是影子圖像尺寸固定，依然難以適應帶寬變化的要求。可見，現有方案都沒有考慮到信道帶寬變化以及用戶對重構圖像質量需求的多樣性，這使得秘密圖像共享技術在靈活應用上受到了很大的限制。
發明內容
本發明目的是提供一種能夠靈活應對信道帶寬變化以及用戶對重構圖像質量需求多樣性的秘密圖像共享方案。該方案可有效地克服現有技術存在的缺點。本發明的技術方案由兩部分組成(1)發送端的秘密隱藏部分；(2)接收端的按需重構部分。1.發送端的秘密隱藏部分，包括下列步驟第一步，塊壓縮感知編碼⑴.讀入一幅秘密圖像，並將秘密圖像分為多個互不重疊的、BXB大小的圖像塊；
⑵.將每一個圖像塊排列為B2X I的列向量Xi, i表示第i個圖像塊；(3).生成一fnBXB2大小的正交獨立同分布高斯隨機矩陣作為塊觀測陣OV其中
& = ^況.(向下取整)，MR為設定的觀測率；(4).對每一個圖像塊利用公式(I)進行BCS觀測Yi=O13Xi (I)其中，'是七的觀測值向量，大小SnBX I ; Ob是第i個圖像塊的觀測矩陣，每一個圖像塊均使用相同的Ob;(5).所有Ji組成大小為nBXN的觀測值矩陣Y，其中N是所有圖像塊的個數，保存觀測值矩陣Y，同時記錄觀測率MR ；第二步，將Y按照矩陣逐行掃描方式展開成行向量I'；第三步，非均勻量化編碼⑴ 尋找y'中所有元素絕對值的最大值max( |y'」I) (j=l，2，…，nBXN)，利用公式(2)將y'中各元素值y' j限定在-2048 2048之間，並將此動態範圍劃分為4096個量化單位，即量化步長A=I;
權利要求
1.一種基於塊壓縮感知的秘密圖像共享方法，其特徵在於具體操作步驟如下1.發送端的秘密隱藏部分，包括下列步驟 第一步，塊壓縮感知編碼 (I).讀入一幅秘密圖像，並將秘密圖像分為多個互不重疊的、BXB大小的圖像塊， ⑵.將每一個圖像塊排列為B2X I的列向量Xi，i表示第i個圖像塊， (3).生成一AhbXB2大小的正交獨立同分布高斯隨機矩陣作為塊觀測陣ΦΒ，其中nB = \MR· Ja(向下取整)，MR為設定的觀測率， (4).對每一個圖像塊利用公式(I)進行BCS觀測 Υ =φΒΧ ⑴ 其中，71是11的觀測值向量，大小SnBXl，ΦΒ是第i個圖像塊的觀測矩陣，每一個圖像塊均使用相同的ΦΒ， (5).所有yi組成大小為nBXN的觀測值矩陣Y，其中N是所有圖像塊的個數，保存觀測值矩陣Y，同時記錄觀測率MR ； 第二步，將Y按照矩陣逐行掃描方式展開成行向量太; 第三步，非均勻量化編碼 (1).尋找y,中所有元素絕對值的最大值max(|y'」I) (j=l，2，…，nBXN)，利用公式(2)將j'中各元素值f j限定在-2048 2048之間，並將此動態範圍劃分為4096個量化單位，即量化步長Δ = 1，
全文摘要
一種基於塊壓縮感知的秘密圖像共享方法，屬於秘密圖像共享技術領域。特徵是首先，讀入秘密圖像並對其進行分塊，根據信道帶寬及用戶需求，選擇合適的觀測率並將得到的觀測值量化編碼，產生二進位比特序列。將該序列依次轉換為十進位數，作為Shamir的(r，m)(r，m為正整數，且r≤m)門限方案中多項式的係數，產生m幅影子圖像，通過不同的信道傳給不同的參與者保管。接收端只需收到其中r幅影子圖像的全部或部分信息，進行相應的逆操作，即可逐漸地重構出原秘密圖像。本發明可以靈活適應信道帶寬變化以及用戶對重構圖像質量需求的多樣性，適用於不同信道帶寬條件及對圖像質量有可伸縮要求的應用環境中傳輸秘密圖像信息。
文檔編號H04N7/26GK103037223SQ201210540639
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者劉麗, 王安紅, 李志宏, 劉文杰, 邢志偉 申請人:太原科技大學