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专利号: 2020110341718
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种块替换生成式信息隐藏方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:输入分辨率为M×N的n值灰度图像C=(cx,y)M×N,cx,y∈{0,1,…,n-1},将C=(cx,y)M×N的每个像素的块扩展参数设置为H×W,其中,n,M,N,H,W均为大于0的正整数;

S2:根据第一预设密钥及灰度图像C=(cx,y)M×N,生成二值不含密掩体图像C′=(c′x,y)H·M×W·N;

S3:通过第二预设密钥生成随机坐标序列T=((Xi,Yi))l,(Xi,Yi)∈H·(M-1)×W·(N-

1);通过第三预设密钥将秘密信息B=(bi)l,bi∈{0,1}加密为B′=(b′i)l,其中,秘密信息B=(bi)l是长度为l的二值比特位串;

S4:对于 在C′中以(Xi,Yi)为左上角坐标起点,截取大小为H×W的块,记为Ai=(as,t)H×W,i=0,1,…,l-1;对于 对Ai=(as,t)H×W,i=0,1,…,l-1进行替换和置乱以嵌入b′i,得到含密掩体

2.根据权利要求1所述的块替换生成式信息隐藏方法,其特征在于,所述S1中块扩展参数H×W满足式(1)约束:H×W≥n                       (1)所述S2的具体方法为:

S2-1:初始化分辨率为H·M×W·N的二值不含密掩体图像C′=(c′i,j=1)H·M×W·N;

S2-2:记C′中以(H×i,W×j)为左上角坐标起点,且,大小为H×W的块为C′H·i,W·j,i=

0,…M-1,j=0,…,N-1,计算C′H·i,W·j上伪随机放置的黑色像素数量X;

S2-3:将通过第一预设密钥k0生成的第λ个随机数作为随机数种子,生成长度为X的随机坐标序列Vλ=((xk,yk))X,其中,λ=0,1,…,M×N-1,(xk,yk)∈H×W,且,Vλ中坐标两两不等;

S2-4:对于Vλ中的每个坐标(xk,yk),置 上的元素S2-5:重复S2-2~S2-4,至所有的C′H·i,W·j处理完毕,得到不含密掩体图像C′=(c′x,y)H·M×W·N。

3.根据权利要求2所述的块替换生成式信息隐藏方法,其特征在于,所述S3的具体方法为:通过第二预设密钥k1产生随机坐标序列T=((Xi,Yi))l,(Xi,Yi)∈H·(M-1)×W·(N-

1),其中,对于 满足式(2)的约束:

且对于 在C′中以(Xi,Yi)为左上角坐标起点,截取大小为H×W的块Ai=(as,t)H×W,i=0,1,…,l-1,按式(3)统计Ai中值为0的元素数量Qi,Qi≠0,Qi≠W·H:其中,count()为计数函数,这里用于统计as,t=0,s=0,1,…,H-1,t=0,1,…,W-1中值为0的元素数量;

通过第三预设密钥k2生成随机参考序列S=(si)l,si∈{0,1},按式(4)对秘密信息B=(bi)l,bi∈{0,1}进行异或,得到B′=(b′i)l:所述S4的具体方法为:

S4-1:对于 在C′中以(Xi,Yi)为左上角坐标起点,截取大小为H×W的块,记为Ai=(as,t)H×W,i=0,1,…,l-1;

S4-2:按式(3)统计Ai中值为0的元素数量Qi;

S4-3:利用通过第四预设密钥k3生成的第i个随机数作为随机数种子,生成v个H×W大小的2值样本块 且, 中值为0的元素数量为Qi,其中,i=0,1,…,l-1,从中寻找距离差异最大2值样本块Di=(ds,t)H×W;

S4-4:按式(5)对Ai进行替换,直至B′=(b′i)l中所有元素处理完毕;

S4-5:将通过第五预设密钥k4生成的第i个随机数作为随机数种子,对Ai中的元素进行位置置乱,将位置置乱后的Ai放置在C′中以(Xi,Yi)为左上角坐标起点,且,大小为H×W的块上;

S4-6:重复S4-1~S4-5,直至位置置乱后的Ai,i=0,1,…,l-1都放置在C′中,将最终得到的C′作为含密掩体图像 并输出。

4.根据权利要求3所述的块替换生成式信息隐藏方法,其特征在于,所述S2-2中计算C′H·i,W·j上伪随机放置的黑色像素数量X的具体方法为:按式(6)计算C′H·i,W·j上伪随机放置的黑色像素数量X:所述S4-3的具体方法为:

利用通过第四预设密钥k3生成的第i个随机数作为随机数种子,生成v个H×W大小的2值样本块按式(7)计算 与Ai不相同像素点的数量Gj,j=0,1,…,v-1,并按式(8)将距离差异最大的块记为Di=(ds,t)H×W:其中,count()为计数函数,这里用于统计Ai与 中值不相等的元素数量;

所述第一预设密钥k0、第二预设密钥k1、第三预设密钥k2、第四预设密钥k3及第五预设密钥k4采用如下方式生成:选取式(9)Logistic混沌映射连续生成的5个随机数作为第一预设密钥k0、第二预设密钥k1、第三预设密钥k2、第四预设密钥k3及第五预设密钥k4,其中,Logistic混沌映射的系统参数μ∈[3.57,4],初始密钥为x0∈(0,1),消除暂态效应的滤除迭代次数IT,IT>0由通信双方约定:xi+1=μxi(1-xi)                  (9)。

5.一种块替换生成式信息恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:T1:输入分辨率为M×N的n值灰度图像C=(cx,y)M×N,cx,y∈{0,1,…,n-1},将C=(cx,y)M×N的每个像素的块扩展参数设置为H×W,其中,n,M,N,H,W均为大于0的正整数;

T2:根据第一预设密钥及灰度图像C=(cx,y)M×N,生成二值不含密掩体图像C′=(c′x,y)H·M×W·N;

T3:根据秘密信息的长度参数l,通过第二预设密钥产生随机坐标序列T=((Xi,Yi))l,(Xi,Yi)∈H·(M-1)×W·(N-1);

T4:对于 在C′中以(Xi,Yi)为左上角坐标起点,截取大小为H×W的块,记为Ai=(as,t)H×W,i=0,1,…,l-1;

T5:通过Ai=(as,t)H×W,i=0,1,…,l-1,从输入的分辨率为H·M×W·N的含密掩体图像中,提取出加密后的秘密信息序列B′=(b′i)l;

T6:通过第三预设密钥,将加密后的秘密信息序列B′=(b′i)l解密为秘密信息B=(bi)l并输出。

6.根据权利要求5所述的块替换生成式信息恢复方法,其特征在于,所述T1中块扩展参数H×W满足式(1)约束:H×W≥n                         (1)所述T2的具体方法为:

T2-1:初始化分辨率为H·M×W·N的二值不含密掩体图像C′=(c′i,j=1)H·M×W·N;

T2-2:记C′中以(H×i,W×j)为左上角坐标起点,且,大小为H×W的块为C′H·i,W·j,i=

0,…M-1,j=0,…,N-1;计算C′H·i,W·j上伪随机放置的黑色像素数量X;

T2-3:将通过第一预设密钥k0生成的第λ个随机数作为随机数种子,生成长度为X的随机坐标序列Vλ=((xk,yk))X,其中,λ=0,1,…,M×N-1,(xk,yk)∈H×W,且,Vλ中坐标两两不等;

T2-4:对于Vλ中的每个坐标(xk,yk),置 上的元素T2-5:重复T2-2~T2-4,至所有的C′H·i,W·j处理完毕,得到不含密掩体图像C′=(c′x,y)H·M×W·N。

7.根据权利要求6所述的块替换生成式信息恢复方法,其特征在于,所述T3的具体方法为:根据秘密信息的长度参数l,通过第二预设密钥k1产生随机坐标序列T=((Xi,Yi))l,(Xi,Yi)∈H·(M-1)×W·(N-1),其中,对于 满足式(2)约束:

且对于 在C′中以(Xi,Yi)为左上角坐标起点,截取大小为H×W的块Ai=(as,t)H×W,i=0,1,…,l-1,按式(3)统计Ai中值为0的元素数量Qi,Qi≠0,Qi≠W·H:其中,count()为计数函数,这里用于统计as,t=0,s=0,1,…,H-1,t=0,1,…,W-1中值为0的元素数量;

所述T5的具体方法为:

T5-1:按式(3)统计Ai中值为0的元素数量Qi;

T5-2:以T=((Xi,Yi))l,(Xi,Yi)∈(H·(M-1)×W·(N-1))为左上角坐标,在上截取分辨率为H×W的块记为Pi=(ps,t)H×W,将通过第五预设密钥k4生成的第i个随机数作为随机数种子,对Pi=(ps,t)H×W中的元素进行位置逆置乱,将置乱后的Pi=(ps,t)H×W作为Pi′=(p′s,t)H×W;

T5-3:利用第四预设密钥k3生成的第i个随机数作为随机数种子,生成v个H×W大小的2值样本块 且, 中值为0的元素数量为Qi,其中,i=0,1,…,l-

1,从中寻找距离差异最大2值样本小块Di=(ds,t)H×W;

T5-4:计算Pi′与Ai的距离Dist(Pi′,Ai)与Pi′和Di的距离Dist(Pi′,Di),按式(10)提取b′i:其中,rand(2)用于产生[0,2)范围内的随机数,符号 表示向下取整, 表示用于随机产生0或1的随机整数;

T5-5:重复T5-1~T5-4,至所有Pi,i=0,1,…,l-1处理完毕,得到加密后的秘密信息序列B′=(b′i)l;

所述T6的具体方法为:

通过第三预设密钥k2生成随机参考序列S=(si)l,si∈{0,1},按式(11)对B′=(b′i)l进行异或解密,得到秘密信息B=(bi)l并输出:

8.根据权利要求7所述的块替换生成式信息恢复方法,其特征在于,所述T3的具体方法为:所述T2-2中计算C′H·i,W·j上伪随机放置的黑色像素数量X的具体方法为:按式(6)计算C′H·i,W·j上伪随机放置的黑色像素数量X:所述T5-3的具体方法为:

利用通过第四预设密钥k3生成的第i个随机数作为随机数种子,生成v个H×W大小的2值样本块按式(7)计算 与Ai不相同像素点的数量Gj,j=0,1,…,v-1,并按式(8)将距离差异最大的块记为Di=(ds,t)H×W:其中,count()为计数函数,这里用于统计Ai与 中值不相等的元素数量;

所述T5-4中计算Pi′与Ai的距离Dist(Pi′,Ai)和Pi′和Di的距离Dist(Pi′,Di)的具体方式为:按式(12)进行计算Pi′与Ai的距离Dist(Pi′,Ai)和Pi′和Di的距离Dist(Pi′,Di):所述第一预设密钥k0、第二预设密钥k1、第三预设密钥k2、第四预设密钥k3及第五预设密钥k4采用如下方式生成:选取式(9)Logistic混沌映射连续生成的5个随机数作为第一预设密钥k0、第二预设密钥k1、第三预设密钥k2、第四预设密钥k3及第五预设密钥k4,其中,Logistic混沌映射的系统参数μ∈[3.57,4],初始密钥为x0∈(0,1),消除暂态效应的滤除迭代次数IT,IT>0由通信双方约定:xi+1=μxi(1-xi)                  (9)。

9.一种终端设备,其特征在于,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时,实现权利要求1至4任一项所述块替换生成式信息隐藏方法的步骤,或者实现权利要求5至8任一项所述块替换生成式信息恢复方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1至4任一项所述块替换生成式信息隐藏方法的步骤,或者实现权利要求5至8任一项所述块替换生成式信息恢复方法的步骤。