CN105405092A - 基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像传播方法 - Google Patents

Abstract

提出了基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像传播方法，属于图像处理技术领域。在所述方法中，发送方对图像的多个区域通过马赛克技术进行隐藏并分别设置各个区域的阅览权限，将多个区域的原始图像信息加密后通过可逆水印技术生成可逆水印信息并嵌入隐藏后的图像中，然后进行发布；接收方在接收到发布的图像后，根据接收方的阅览权限来判断是否具有可供阅览的隐藏区域，当具有时利用可逆水印技术提取出的水印信息恢复相应的隐藏区域。本发明的方法能够通过一幅图像展示不同信息，并且在恢复图像之前可给予用户非常直观的展示，基于其兴趣点来选择符合其权限的隐藏区域进行恢复，不仅提升了灵活性和执行效率，还极大地提升了用户体验。

Description

基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像传播方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，并具体涉及一种基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像传播方法。

背景技术

随着多媒体技术的飞速发展，人们对于图像和视频的捕获越来越频繁，特别是拍照智能手机的出现，使得图像、视频的拍摄和传播量达到了前所未有的高度。对于这些图片的共享出现了一系列的问题，比如当不希望图像被某些人看到时，目前的做法是在分享时对于不同的人设置不同的观看权限，比如有权限的人能够看到这些图片，没有权限的人看不到，但是这种做法比较繁琐，发布照片时需要对不同的人设置不同的观看权限，而且只能针对整个照片，不能将照片分成多个部分分别设置权限。此外，现在存在不少通过图片传输信息的场景，为了图像的安全性，发布图像的供应方将图片加密传输，接收方必须有相应的秘钥才可解密并看到图片，例如通过传统的压缩包的方式传输给接收方由对方解压，或者接收方在供应方的网站上输入用户名密码才可以下载需要的图片等。这种方式同样存在问题，即接收方在看到图片之前根本无法看到该图片的相关信息，所以无法获知是不是自己感兴趣的图片，如果不感兴趣，那么接收并解压是浪费时间的举动；此外，图像仍然是整体加密的，而对于一幅图像来说，不能分成多个不同权限的部分，由不同的接收方根据权限查看相应部分。这些现有方式给图像的传播带来了不便，并且用户体验非常差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像传播方法，它在仅传输一幅图像的情况下，不仅能够为用户直观地展示该图像的部分信息，而且能够分权限为不同用户展示不同的内容，并且完全不会破坏原始图像。

首先本发明提出了一种基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像发送方法，所述发送方法包括在发送方执行的：步骤一，打开原始图像并在原始图像中选择要隐藏的一个或多个隐藏区域；步骤二，设置与所述一个或多个隐藏区域中每个区域对应的阅览权限；步骤三，提取所述每个区域的原始图像信息并根据设置的阅览权限加密该原始图像信息；步骤四，利用马赛克技术对要隐藏的一个或多个隐藏区域打上马赛克，获得第一图像；步骤五，通过可逆水印技术将每个区域的标识、阅览权限、位置信息以及加密后的原始图像信息作为可逆水印信息嵌入第一图像，并得到第二图像；步骤六，发布第二图像。

根据本发明的一个方面，在所述步骤一中，所述隐藏区域可为任意大小的规则图形。

根据本发明的一个方面，在所述步骤三中，所述发送方查找与阅览权限对应的加密秘钥，并且所述发送方定时更新所述加密秘钥并同步至具有相应阅览权限的接收方。

根据本发明的一个方面，在所述步骤四中，在打马赛克之前，发送方选择要打的所述马赛克的轻重，并根据要隐藏的区域的重要程度选择不同轻重的马赛克对该区域进行隐藏。

根据本发明的一个方面，在所述步骤五中，所述可逆水印信息包括头信息和图像信息，其中，所述头信息包括每个区域的标识、相应的阅读权限以及相应图像信息的首尾指针；在图像信息中包括每个区域的相应图像信息，所述相应图像信息包括该区域的位置信息以及加密后的原始图像信息

根据本发明的一个方面，如果要隐藏的区域是矩形，那么该位置信息包括该区域的左上角坐标和右下角坐标；如果是圆形，该位置信息包括圆心位置和半径；如果是三角形，该位置信息为三个顶点的坐标。

本发明还提出了基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像接收方法，所述接收方法包括在接收方执行的：步骤一，接收根据权利要求1-6中任一权利要求的发送方法发布的第二图像；步骤二，利用可逆水印技术提取所述第二图像中的可逆水印信息并恢复为第一图像以展示给接收方；步骤三，获取接收方的阅览权限以及与该阅览权限对应的解密秘钥；步骤四，判断所述可逆水印信息中是否包含与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，如果包含则执行步骤五，否则执行步骤七；步骤五，提取可逆水印信息中与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，并恢复所述隐藏区域；步骤六，将恢复隐藏区域后的图像展示给用户并结束流程；步骤七，提示用户无权限查看隐藏区域并结束流程。

根据本发明的一个方面，所述接收方法在接收方执行的步骤二和步骤三之间，还包括用户选择步骤，其中当接收方观看了第一图像后，根据接收方的选择确定是否进行图像恢复，当接收方确定进行图像恢复后执行步骤三，否则结束流程。

根据本发明的一个方面，在所述步骤四中，判断所述可逆水印信息中是否包含与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息包括将接收方的阅览权限与可逆水印信息中的阅览权限进行比较，获取接收方可以恢复的隐藏区域。

根据本发明的一个方面，在所述步骤四中，获取存储在可逆水印信息的头信息中的阅览权限并与接收方的阅览权限进行比较。

根据本发明的一个方面，所述步骤五包括：获得与接收方阅览权限对应的隐藏区域的位置信息以及隐藏区域的已加密原始图像信息；获得与接收方的阅览权限相对应的解密秘钥；根据所述解密秘钥解密所述已加密原始图像信息以获得未加密的原始图像信息；根据隐藏区域的位置信息，使用未加密的原始图像信息替换相应位置的马赛克从而恢复所述隐藏区域。

根据本发明的一个方面，在所述步骤五的提取可逆水印信息中与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，并恢复所述隐藏区域之前，获取与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的位置，并在第一图像中给予接收方指示，并由接收方选择要恢复的区域。

根据本发明的一个方面，所述在第一图像中给予接收方指示包括在第一图像的与与接收方的阅览权限对应的隐藏区域上展示恢复按钮，所述由接收方选择要恢复的区域包括接收方点击要恢复的区域上展示的恢复按钮。

由此可见，本发明提出的技术方案通过对图像分区隐藏，利用可逆水印技术存储被隐藏的信息，并通过马赛克技术模糊要隐藏的区域，能够通过一幅图像展示不同的信息给不同的用户，在此过程中并不会损伤原始图像，可以在恢复之前为用户直观地提供该图像的相关信息，用户可根据该信息来判断是否为感兴趣图像，从而决定是否恢复图像，而且可以根据用户的选择来决定恢复那个区域的图像，这极大地提升了现有方法的灵活性和执行效率，并且极大地提升了用户体验。

附图说明

图1是本发明提出的安全数字图像传播方法的发送流程图；

图2是本发明提出的安全数字图像传播方法的接收流程图；

图3是表示图1所示流程的原始图像变化为发送图像的示例图；

图4是标识图2所示流程的发送图像变化为对应于接收方权限的图像的示例图。

具体实施方式

仅为说明的目的提出下述实施例，这些实施例并不限定本发明的保护范围。

首先参见图1，图1示出了根据本发明一个实施例的安全图像传播方法的发布流程图，所述方法包括如下步骤：

步骤一，打开原始图像并在原始图像中选择要隐藏的一个或多个隐藏区域。

对于一幅具有某些安全信息的图像来说，这些安全信息是要隐藏的内容，而并非所有的内容都需要隐藏，所以在本发明中，并不对一幅图像整体进行隐藏，这样，接收方也可大体了解图像的相关内容，从而判断是否对图像进行恢复，节约了用户时间，也提升了用户体验。例如图3所示的左上方图像为原始图像，该图像中有A、B、C三处是图片的发布方想要隐藏的内容(参见图3右上方图像所示)，比如包含了能够标识所示房屋的诸如门牌号、特殊标记等信息，这时，发布方首先需要选择这三个区域作为待隐藏区域。所述一个或多个区域的形状可以为任意大小的规则图形，比如矩形、圆形、三角形等等。例如图3选用的是矩形。采用规则图形的好处在于可以简单地表达该区域的位置信息。

步骤二，设置与所述一个或多个隐藏区域中每个区域对应的阅览权限。

本发明所提出的方法的灵活性体现在步骤二，即不仅只对图像的某些部分进行隐藏，而且这些部分还可以被设置为不同的阅览权限，也就是说，对于一幅图像来说，不同阅览权限的接收方会看到不同的图像，这样，可以保证一幅图像的一次发布就可以满足不同权限的阅览需求，大大降低了发布图像所需的网络和存储资源。

步骤三，提取每个区域的原始图像信息并根据设置的阅览权限加密该原始图像信息。

对于每一个阅览权限来说，均具有对应的加密秘钥，这样，在设置好每个区域对应的阅览权限后，就可以把所述每个区域的原始信息提取出来并采用与阅览权限相应的加密秘钥进行加密，获得每个区域加密后的信息。其目的在于为了提高图像传播的安全性，即当接收方接收到发布的图像后，不仅需要权限，而且需要具有与该权限对应的解密秘钥才能恢复该区域的原始内容。这样，发送方可以定期更新与阅览权限相对应的加密秘钥和解密秘钥，并将解密秘钥同步至接收方，以防止加密和解密秘钥被破解的情况发生。也就是说，权限是第一道防线，而加密秘钥和解密秘钥是第二道防线。

步骤四，利用马赛克技术对要隐藏的一个或多个隐藏区域打上马赛克，获得第一图像。

使用马赛克技术的目的是不仅可以隐藏该区域，而且可以给人该区域较为模糊而并非完全看不到的感觉。使用这一技术获得的图像的用户体验更好，这是因为从心理学的角度上来说，若隐若现的图像对于用户的吸引力更大，可告知用户该区域确实是有相应信息的，从而促使接收方对该区域进行恢复。如图3的右上图所示，在要隐藏的A、B、C三处打上了马赛克，而且如上文所述，A、B、C的区域大小和形状是可以随意设置的。当然，马赛克的轻重程度也是可以根据需要选择的，比如一些重要信息可打上非常重的马赛克，否则可以打上稍轻的马赛克。

步骤五，通过可逆水印技术将每个区域的标识、阅览权限、位置以及加密后的原始图像信息作为可逆水印信息嵌入第一图像，并得到第二图像。

水印技术的一个作用是在视频或图像中嵌入一些标识信息，从而可追踪该视频或图像是否由正规渠道发行，一般的水印技术在对视频或图像嵌入信息后，对视频或图像进行了不可逆的破坏，即无法恢复成原始视频或图像。可逆水印技术是在水印技术的基础上发展而来的可以恢复成原始图像或视频的技术，即虽然原始视频或图像由于嵌入了可逆水印信息而受到了破坏，但通过可逆水印技术，可以在提取出所述可逆水印信息后恢复成原始视频或图像。本发明中采用可逆水印技术并非为了隐藏表示发行方的信息，而是要隐藏图像中要保护区域的信息。当然，本发明可采用现有的任何可逆水印技术进行，由于并不涉及对可逆水印技术算法本身的改进，因此不再赘述。下面，为了便于理解，用自然语言描述所嵌入的可逆水印信息。例如对于图3所示的区域A、B、C来说，要嵌入的可逆水印信息包括：

区域A的id；区域A的阅览权限；区域A的位置；区域A的加密后的原始图像信息；

区域B的id；区域B的阅览权限；区域B的位置；区域B的加密后的原始图像信息；

区域C的id；区域C的阅览权限；区域C的位置；区域C的加密后的原始图像信息。

为了接收方恢复图像的便利性，将要嵌入的可逆水印信息分成两部分，分别是头信息和图像信息，在头信息中包括每个区域的id、相应的阅读权限以及相应图像信息的首尾指针；在图像信息中包括每个区域的相应图像信息，所述相应图像信息包括该区域的位置以及原始图像信息。至于为何这样划分，将在下文的接收方流程中进行详细描述。

此外，如果每个区域都是矩形，那么每个区域的位置信息可包括左上角坐标和右下角坐标；如果是圆形，该信息可包括圆心位置和半径；三角形时为三个顶点的坐标。其他图形不再穷举。

经过步骤五后，获得的图像如图3最下方的图所示。该图仅仅是个示例，表明在嵌入可逆水印信息后，打上马赛克的第一图像会发生改变，但本领域技术人员知道，这种改变并不会过多地影响图片的可观看性。

步骤六，发布第二图像。

由此，对于图像的分区域分权限处理便执行完毕，发布方可将该图像发布。

下面，参见图2，我们来描述一下接收方的处理流程。

步骤一，接收发布的第二图像；

由上文所述，发布方可将第二图像进行一次发布，而不同的接收方可接收同一幅图像并呈现不同的显示效果。接收的第二图像如图4的最下方的图所示，由于嵌入了水印信息，所以观感质量有所下降。

步骤二，利用可逆水印技术提取所述第二图像中的可逆水印信息并恢复为第一图像以展示给接收方。

在该步骤中，为了不影响用户的观感，提升用户体验，我们首先做的就是使用可逆水印技术把受到嵌入水印影响的第二图像进行恢复，这样，可将例如图4右上方的清晰图像即发送方生成的第一图像展示给用户，进而用户可选择是否要进行图像复原。

也就是说，在本步骤二和下面的步骤三之间，还可具有用户选择步骤，即当接收方观看了第一图像后，根据接收方的选择确定是否进行图像恢复。这样，当接收方通过该幅图像的可见信息发现不感兴趣时，便可不再浪费时间进行进一步的图像恢复而是结束该流程，从而更进一步地减少了时间的浪费并提升了用户体验。当接收方选择进行图像恢复时，执行步骤三。

步骤三，获取接收方的阅览权限以及与该阅览权限对应的解密秘钥。

如上文所述，对于一幅图像来说，其中的每个隐藏区域可以具有不同的权限，这样不同的接收方可观看不同的图像，从而具有非常大的灵活性。所以，如果接收方想要恢复图像，那么首先需要获得接收方的权限来判断是否有权限进行恢复。此外，由于恢复图像所需要的原始图像信息被加密，因此这里可以一并获取与该权限对应的解密秘钥。当然，该解密秘钥的获取也可在下面真正恢复的步骤五中进行获取。

步骤四，判断所述可逆水印信息中是否包含与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息。

如上文所述，可逆水印信息包含每个区域的标识、阅览权限、位置以及加密后的原始图像信息，那么首先要做的是判断接收方是否有权限来阅览隐藏区域。因此，首先将接收方的阅览权限与可逆水印信息中的阅览权限进行比较，获取接收方可以恢复的隐藏区域。如果可逆水印信息中包含与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，则执行步骤五，否则执行步骤七。

如上文所述，所述可逆水印信息可包括头信息和图像信息，在头信息中包括每个区域的id、相应的阅读权限以及相应图像信息的首尾指针；在图像信息中包括每个区域的相应图像信息，所述相应图像信息包括该区域的位置以及原始图像信息。这种组织方式非常有利于步骤四的判断。即仅获取头信息，从中查看是否存在与接收方相匹配的阅览权限，这样能进一步提高该方法的执行效率。

步骤五，提取可逆水印信息中与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，并恢复所述隐藏区域。

步骤五具体包括：

获得隐藏区域的位置信息以及隐藏区域的已加密原始图像信息；

获得与接收方的阅览权限相对应的解密秘钥；

根据所述解密秘钥解密所述已加密原始图像信息以获得未加密的原始图像信息；

根据隐藏区域的位置信息，使用未加密的原始图像信息替换相应位置的马赛克从而恢复所述隐藏区域。

为了进一步提升用户体验，当判断出可逆水印信息中包含与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息时，可提示接收方可恢复的隐藏区域，以由接收方选择要恢复的隐藏区域。例如在步骤五的“提取可逆水印信息中与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，并恢复所述隐藏区域”之前，首先获取可恢复的隐藏区域的位置，并在第一图像中给予接收方指示，并由接收方点选要恢复的区域。根据一个实施例，可在例如图4所示的A、B、C区域中可恢复的区域上展示恢复按钮，当接收方点击恢复按钮后，对该区域进行恢复。这一手段看似简单，但能够极大提升用户体验，具有预料不到的技术效果，比如在公共场所，接收方在A、B、C三个区域都有权限观看的情况下，他可以根据马赛克给出的模糊提示和其具***置来选择是否观看某个区域的原始图像，比如有些信息可以在公共场合观看那么可以直接点击该区域上的按钮，对于适于在私下的场合观看的区域可以稍后观看。

步骤六，将恢复隐藏区域后的图像展示给用户并结束流程。

如图4的左上图所示，接收方仅具有对B、C区域的阅览权限，因此，展示给接收方的图像为区域A仍为马赛克的图像。

步骤七，提示用户无权限查看隐藏区域并结束流程。

当接收方没有权限查看任何一个隐藏区域时，提示用户该信息并结束流程。

此外，本发明还提出了一种用于执行上述方法的装置，所述装置所包含的各个单元分别用于执行该方法的各个步骤或子步骤，这里不再赘述。

本发明所提出的上述实施例仅为对本发明的说明，并不作为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可基于上述说明对本发明作出修改，这些修改同样属于本发明公开的内容而落入本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像发送方法，其特征在于，所述发送方法包括在发送方执行的：

步骤一，打开原始图像并在原始图像中选择要隐藏的一个或多个隐藏区域；

步骤二，设置与所述一个或多个隐藏区域中每个区域对应的阅览权限；

步骤三，提取所述每个区域的原始图像信息并根据设置的阅览权限加密该原始图像信息；

步骤四，利用马赛克技术对要隐藏的一个或多个隐藏区域打上马赛克，获得第一图像；

步骤五，通过可逆水印技术将每个区域的标识、阅览权限、位置信息以及加密后的原始图像信息作为可逆水印信息嵌入第一图像，并得到第二图像；

步骤六，发布第二图像。

2.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于：

在所述步骤一中，所述隐藏区域可为任意大小的规则图形。

3.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于：

在所述步骤三中，所述发送方查找与阅览权限对应的加密秘钥，并且所述发送方定时更新所述加密秘钥并同步至具有相应阅览权限的接收方。

4.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于：

在所述步骤四中，在打马赛克之前，发送方选择要打的所述马赛克的轻重，并根据要隐藏的区域的重要程度选择不同轻重的马赛克对该区域进行隐藏。

5.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于：

在所述步骤五中，所述可逆水印信息包括头信息和图像信息，其中，所述头信息包括每个区域的标识、相应的阅读权限以及相应图像信息的首尾指针；在图像信息中包括每个区域的相应图像信息，所述相应图像信息包括该区域的位置信息以及加密后的原始图像信息。

6.根据权利要求1或5所述的发送方法，其特征在于：

如果要隐藏的区域是矩形，那么该位置信息包括该区域的左上角坐标和右下角坐标；如果是圆形，该位置信息包括圆心位置和半径；如果是三角形，该位置信息为三个顶点的坐标。

7.基于可逆水印和马赛克技术的安全数字图像接收方法，其特征在于，所述接收方法包括在接收方执行的：

步骤一，接收根据权利要求1-6中任一权利要求的发送方法发布的第二图像；

步骤二，利用可逆水印技术提取所述第二图像中的可逆水印信息并恢复为第一图像以展示给接收方；

步骤三，获取接收方的阅览权限以及与该阅览权限对应的解密秘钥；

步骤四，判断所述可逆水印信息中是否包含与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，如果包含则执行步骤五，否则执行步骤七；

步骤五，提取可逆水印信息中与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，并恢复所述隐藏区域；

步骤六，将恢复隐藏区域后的图像展示给用户并结束流程；

步骤七，提示用户无权限查看隐藏区域并结束流程。

8.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于：

所述接收方法在接收方执行的步骤二和步骤三之间，还包括用户选择步骤，其中当接收方观看了第一图像后，根据接收方的选择确定是否进行图像恢复，当接收方确定进行图像恢复后执行步骤三，否则结束流程。

9.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于：

在所述步骤四中，判断所述可逆水印信息中是否包含与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息包括将接收方的阅览权限与可逆水印信息中的阅览权限进行比较，获取接收方可以恢复的隐藏区域。

10.根据权利要求9所述的接收方法，其特征在于：

在所述步骤四中，获取存储在可逆水印信息的头信息中的阅览权限并与接收方的阅览权限进行比较。

11.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于：

所述步骤五包括：

获得与接收方阅览权限对应的隐藏区域的位置信息以及隐藏区域的已加密原始图像信息；

获得与接收方的阅览权限相对应的解密秘钥；

根据所述解密秘钥解密所述已加密原始图像信息以获得未加密的原始图像信息；

根据隐藏区域的位置信息，使用未加密的原始图像信息替换相应位置的马赛克从而恢复所述隐藏区域。

12.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于：

在所述步骤五的提取可逆水印信息中与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的信息，并恢复所述隐藏区域之前，获取与接收方的阅览权限对应的隐藏区域的位置，并在第一图像中给予接收方指示，并由接收方选择要恢复的区域。

13.根据权利要求12所述的接收方法，其特征在于：

所述在第一图像中给予接收方指示包括在第一图像的与与接收方的阅览权限对应的隐藏区域上展示恢复按钮，所述由接收方选择要恢复的区域包括接收方点击要恢复的区域上展示的恢复按钮。