CN110278074B - 一种用于图像加密的可视化秘密共享方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于图像加密的可视化秘密共享方案。它充分利用了LBP的局部对比性特征，将秘密图像数据隐藏在不同的图像共享中，可以很容易地、准确地恢复秘密。通过将图像转化为LBP编码，再经过分割，可将分割后的部分交于不同的持有者以达到共享加密的效果。通过将分割后的部分结合可恢复原本图像。本方案不仅能够保证网络中的图像数据共享性，也能保证网络中的图像数据安全性，并具有较好的随机性，较低的像素扩展，较低的计算成本。

Description

一种用于图像加密的可视化秘密共享方法

技术领域

本发明涉及图像处理和信息加密技术领域，涉及一种用于图像共享加密的可视化秘密共享方法。

背景技术

随着多媒体技术的飞速发展，网络游戏、视频监控、视频会议等多媒体服务也不断涌现。这些服务通常是高度动态的，需要大量的资源来托管。云基础设施作为一种满足资源需求、提供高性价比服务的技术，越来越多的服务提供商采用云基础设施来处理多媒体服务。可视化秘密共享技术是一种共享秘密信息的方法，以避免潜在的中断和修改，包括恶意攻击和个人不适当的管理。

发明内容

本发明的目的是提供一种共享加密的方法，针对加密后的图案进行分割，已达到共享效果，通过将分割后的图案结合解密以恢复原有图案，达到秘密共享的效果，并保证安全性。为达到上述效果，针对不同图像类型提出3种方案，二进制图像的VSS方案(BVSS)；灰度图像的VSS方案(GVSS)；多图像的VSS方案(MIVSS)，并采用如下技术。

包括以下步骤：

图像加密共享：

步骤一，通过ILBP算法对原图像进行加密，生成ILBP码；

步骤二，随机生成控制因子α和中心像素的灰度值L；

步骤三，通过控制因子α来随机生成中心像素邻域的灰度值，并使其满足ILBP的要求；

步骤四，将图像分割，分割方式可以有多种，生成多个阴影块，多个阴影块可分散给不同持有者已达成图像加密共享效果。

图像解密：

步骤一，将多个共享的阴影块组合成M×N的阴影块；

步骤二，通过ILBP算法对M×N的每个阴影块计算ILBP码，以恢复原图像。

在本发明的一种实施例中，ILBP算法为

其中参数P控制角空间的量子化，R控制空间分辨率。L表示中心像素的灰度，g_p表示相邻像素p的灰度值，S(x)表示符号函数，

是邻域的平均值，控制因子α∈[0,1]，灰度L∈[0,255]。

在本发明的一种实施例中，ILBP算法中阴影块灰度值必须满足以下要求:

BVSS方案中：对于图像

B＝{B[i,j]|B[i,j]∈[0,1],0≤i≤M-1,0≤j≤N-1}，假设有2个共享块S₁[i,j]，S₂[i,j]。当B[i，j]＝1，S₁[i,j]∈(0，L)，S₂[i,j]∈(S₁[i,j]+1，L)且满足

当B[i，j]＝0时，S₁[i,j]∈(0，S₁[i,j])，并保证S₂[i,j]∈(0，S₁[i,j])且满足

GVSS方案中：对于图像G，中心像素为

邻域像素为

当

保证

且满足

当

保证

且满足

MIVSS方案中：对于多个图像

假设有n+1个共享块，

其中随机生成的中心像素

当

时，S_k[i,j]＝random(S_k-1[i,j]+1,L)，且满足

当

时，S_k[i,j]＝random(0，S_k-1[i,j])，且满足

和现有的图像共享方法相比，本方案有以下优点:

(1)无损的秘密重建；

(2)对图像格式没有限制；

(3)易于对齐；

(4)不需要codebook；

(5)不同大小的共享；

(6)像素的扩展计算效率高。

附图说明

图1为3×3的图像加密方案，图2为3×3的图像加密实际应用，图3为多重图像加密共享方法，图4为多重图像加密共享实际应用，图5为两幅分存图像S1，S2，图6为分存图像S1的像素值范围，图7为分存信息为0时分存图像S1的像素值范围，图8为分存信息为0时分存图像S2的像素值范围，图9为第k个分存图像对应的像素值应满足的取值条件。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种用于图像共享加密的可视化秘密共享方法包括以下步骤:

图像加密共享:

步骤一，通过ILBP算法对原图像进行加密，生成ILBP码；

步骤二，随机生成控制因子α和中心像素的灰度值L；

步骤三，通过控制因子α来随机生成中心像素邻域的灰度值，并使其满足ILBP的要求；

步骤四，将图像分割，分割方式可以有多种，生成多个阴影块，多个阴影块可分散给不同持有者已达成图像加密共享效果。

图像解密:

步骤一，将多个共享的阴影块组合成M×N的阴影块；

步骤二，通过ILBP算法对M×N的每个阴影块计算ILBP码，以恢复原图像。

进一步的以图1中3×3的灰度图像为例，包括以下步骤:

图像加密共享:

步骤一，将ILBP码分布在3×3的图像块中；

步骤二，随机生成控制因子α和中心像素的灰度值L，这里α＝

0.24，中心像素值为83；

步骤三，通过控制因子α来随机生成中心像素邻域的灰度值，这里为(87,40,210,68,35,96,71,180)，这些值都满足ILBP中GVSS方案的要求；

步骤四，将图像分割，这里以横向分割，分成3的共享块，Sharel，Share2，Share3，但分割方式不限于这一种。

图像解密:

步骤一，将3个共享的阴影块Sharel，Share2，Share3组合成3×3的阴影块；

步骤二，通过ILBP算法对3×3的每个阴影块逆运算ILBP码，以恢复原图像。

进一步的结合图像2实例对图像解密进行详细说明：

在图像2所示实例中，随机生成的a＝0.15。其中(a)为原图像Barbara；(e)中将a图像分成3个共享阴影块；(b)为解密后恢复的图像。(c)为原图像Lena；(f)中将c图像分成3个共享阴影块，(d)为解密后恢复的图像。

本发明可以应用于不同格式或不同灰度的图像，以实现视觉密码学。所提出的方法具有很多优点，包括无损的秘密重构，不局限于图像格式，易于对齐等。基于不同的ILBP扩展或变体，设计了多种VSS方案来共享秘密或隐藏信息。实验结果表明，该方法与传统的图像共享方法相比是有效的。它提供了更好的共享灵活性和低计算复杂度。

Claims (1)

1.一种用于图像共享加密的可视化秘密共享方法，其特征在于以下步骤：

图像加密共享：

步骤一，通过ILBP算法对原图像进行加密，生成ILBP码；

步骤二，随机生成控制因子α和中心像素的灰度值L；

步骤三，通过控制因子α来随机生成中心像素邻域的灰度值，并使其满足ILBP的要求；具体为：

BVSS方案中：对于图像

B＝{B[i,j]|B[i,j]∈[0,1],0≤i≤M-1,0≤j≤N-1}，假设有2个共享块S₁[i,j]，S₂[i,j]；当B[i，j]＝1，S₁[i,j]∈(0，L)，S₂[i,j]∈(S₁[i,j]+1，L)且满足

当B[i，j]＝0时，S₁[i,j]∈(0，S₁[i,j])，并保证S₂[i,j]∈(0，S₁[i,j])，且满足

GVSS方案中：对于图像G，中心像素为

邻域像素为

当

保证

且满足

当

保证

且满足

MIVSS方案中：对于多个图像

假设有n+1个共享块，

其中随机生成的中心像素

当

时，S_k[i,j]＝random(S_k-1[i,j]+1,L)，且满足

当

时，S_k[i,j]＝random(0，S_k-1[i,j])，且满足

步骤四，将图像分割，生成多个阴影块，多个阴影块可分散给不同持有者已达成图像加密共享效果；

图像解密：

步骤一，将多个共享的阴影块组合成M×N的阴影块；

步骤二，通过ILBP算法对M×N的每个阴影块计算ILBP码，以恢复原图像；

所述ILBP算法为

其中，其中参数P控制角空间的量子化，R控制空间分辨率，L表示中心像素的灰度，g_p表示相邻像素p的灰度值，S(x)表示符号函数，

是邻域的平均值，控制因子α∈[0,1]，灰度L∈[0,255]。

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