圖像秘密共享方法研究.pdf

1、秘密圖像信息的安全保護(hù)是信息安全的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。圖像秘密共享主要解決秘密圖像信息在存儲(chǔ)和傳輸時(shí)容易丟失和被篡改的問(wèn)題,提高秘密圖像保護(hù)的安全性。目前,圖像秘密共享方法的研究主要可分為兩大類:視覺(jué)密碼共享和基于多項(xiàng)式的圖像秘密共享。前者適用于在秘密圖像恢復(fù)階段無(wú)計(jì)算條件,且對(duì)恢復(fù)圖像視覺(jué)質(zhì)量要求不高的情況;后者適用于在計(jì)算機(jī)的輔助下,通過(guò)計(jì)算恢復(fù)精確的秘密圖像信息。本論文從提高共享效率和視覺(jué)質(zhì)量角度來(lái)研究圖像秘密共享方法。首先分別針對(duì)

2、基于多項(xiàng)式的圖像秘密共享方法和視覺(jué)密碼共享方法的性能提高進(jìn)行研究,然后研究視覺(jué)密碼共享方法和基于多項(xiàng)式的圖像秘密共享方法的融合問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)針對(duì)現(xiàn)有的基于多項(xiàng)式的圖像秘密共享隱藏方法中,載密圖像存在較大的尺寸擴(kuò)張和視覺(jué)質(zhì)量降低的問(wèn)題,提出一種基于最大峰值信噪比估計(jì)的圖像秘密共享隱藏方法。首先從理論上分析在不同的信息嵌入方式下,載密圖像的峰值信噪比估計(jì)值;然后給出載密圖像具有最大峰值信噪比估計(jì)值時(shí)影子圖像的嵌入

3、算法,對(duì)掩蓋圖像尺寸大小與載密圖像的視覺(jué)質(zhì)量進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)載密圖像尺寸自適應(yīng)的圖像秘密共享隱藏。載密圖像較好的視覺(jué)質(zhì)量可以通過(guò)較大尺寸為代價(jià)來(lái)獲得。針對(duì)載密圖像合法性驗(yàn)證的問(wèn)題,提出分段驗(yàn)證算法,能夠有效的驗(yàn)證載密圖像的合法性。
　　(2)針對(duì)傳統(tǒng)視覺(jué)密碼共享存在較大的影子圖像尺寸擴(kuò)張,并且容易導(dǎo)致恢復(fù)圖像縱橫比改變的問(wèn)題,研究縱橫比不變的視覺(jué)密碼共享方法。首先利用圖像壓縮的方法解決影子圖像尺寸擴(kuò)張的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,利用秘密

4、圖像尺寸調(diào)整的方法實(shí)現(xiàn)任意大小的尺寸擴(kuò)張。為了提高恢復(fù)圖像在細(xì)節(jié)上的視覺(jué)質(zhì)量,將秘密圖像中的邊緣像素信息優(yōu)先保留到恢復(fù)圖像中。最后分別基于確定型的視覺(jué)密碼和概率型視覺(jué)密碼提出縱橫比不變視覺(jué)密碼共享方法。解決了縱橫比不變的視覺(jué)密碼共享在尺寸擴(kuò)張系數(shù)小于1時(shí),恢復(fù)圖像視覺(jué)質(zhì)量嚴(yán)重降低的問(wèn)題。
　　(3)針對(duì)圖像秘密共享方法無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速解密和精確解密秘密圖像的問(wèn)題,研究結(jié)合視覺(jué)密碼和多項(xiàng)式的圖像秘密共享(Visual Cryptog

5、raphy and Polynomial-combined Image Secret Sharing,簡(jiǎn)稱VCPISS)方法。在恢復(fù)過(guò)程中,既可選擇疊加影子圖像解密模糊的預(yù)覽圖像,也可利用計(jì)算恢復(fù)出精確的秘密圖像。首先分析文獻(xiàn)方法中存在的兩個(gè)不足:疊加影子圖像的解密圖像視覺(jué)質(zhì)量低和計(jì)算解密后的圖像有損;然后給出無(wú)損恢復(fù)的改進(jìn)VCPISS方法。針對(duì)疊加影子圖像后的恢復(fù)圖像視覺(jué)質(zhì)量低的問(wèn)題,提出基于灰度視覺(jué)密碼的VCPISS方法,利用較小的

6、尺寸擴(kuò)張為代價(jià)獲得較大的視覺(jué)質(zhì)量上的改善。為了更好的衡量疊加影子圖像得到的恢復(fù)圖像視覺(jué)質(zhì)量,提出了新的對(duì)比度定義。在此定義下,可以有效地評(píng)價(jià)灰度視覺(jué)密碼的恢復(fù)圖像視覺(jué)質(zhì)量。
　　(4)為了實(shí)現(xiàn)在不同的門(mén)限和解密條件下恢復(fù)出不同視覺(jué)質(zhì)量的秘密圖像信息,研究雙重門(mén)限的圖像秘密共享方法。分別基于傳統(tǒng)視覺(jué)密碼和灰度視覺(jué)密碼,提出了兩種雙重門(mén)限圖像秘密共享方法。在基于傳統(tǒng)視覺(jué)密碼的雙重門(mén)限圖像秘密共享方法中,通過(guò)選取不同類型的共享矩陣在視覺(jué)

7、密碼的影子圖像中嵌入秘密圖像信息。共享矩陣按兩兩不同劃分成不同的類型,從而提高信息嵌入的容量,進(jìn)而在視覺(jué)質(zhì)量不變的前提下得到較小尺寸的影子圖像。在基于灰度視覺(jué)密碼的雙重門(mén)限圖像秘密共享方法中,除了利用不同共享矩陣類型來(lái)嵌入信息外,直接在每個(gè)影子像素中嵌入灰度值信息,從而大大提高了影子圖像中嵌入信息的容量,以較小的視覺(jué)質(zhì)量降低為代價(jià)獲得更小的影子圖像尺寸擴(kuò)張。
　　綜上所述,本文對(duì)視覺(jué)密碼和基于多項(xiàng)式的圖像秘密共享方法,以及兩種技術(shù)