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专利号: 2020111742867
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
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于马赛克拼图的信息隐藏方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:获取分辨率为m0×n0的L级掩体图像 分辨率为m1×n1的二值密图 分辨率为(2r‑1)×(2r‑1)的L个两两不等的P阶灰度图像以及用户密钥;

S2:将P阶灰度图像Hk转化为半径为r的圆形图像 将L个圆形图像H′k按照预设规则排列得到 将H″k的质心旋转到圆心右侧正半轴,得到编码圆形 图 像 将 二值 密 图 扫 描为 二 值比 特 序 列S3:根据用户密钥随机生成初始转角矩阵 ai,j表达的旋转角度为ai,j·2π/n,其中,n为编码圆形图像Rk约定的可旋转的角度个数;

根据用户密钥在m0×n0范围内随机生成m1·n1·m个两两不等的坐标位置,将生成的坐标位置以m个为一组随机分成m1·n1组,得到嵌密位置序列根据用户密钥在[0,n‑1]范围内随机生成m1·n1组,每组m个且两两不等的旋转角度矩阵 cu,v表达的旋转角度为cu,v·2π/n;

初始化分辨率为m2×n2的灰度图像 其中,m2=m0·(2r‑1),n2=n0·(2r‑

1);

S4:依次读取二值比特序列B中的元素bu,u=0,1,…,m1·n1‑1,获取嵌密位置序列P中第u个分组的坐标序列 根据掩体图像T中的像素值从编码圆形图像Rk中选取对应的编码样本小块

S5:读取旋转角度矩阵C中的元素cu,v,并结合初始转角矩阵A,得到编码样本小块的放置转角αu,v,根据放置转角将 旋转为 将 放置在灰度图像M上,其中,v=

0,…,m‑1;

S6:重复S4至S5,至二值比特序列B中的所有元素读取完毕;

S7:对于 根据掩体图像T中的像素值ti,j∈{0,1,…,L‑1},从编码圆形图像Rk中选择对应的编码样本小块 其中, 为非嵌密位置序列,表示m0×n0范围内不在嵌密位置序列P范围内的坐标位置的集合;

S8:根据初始转角矩阵A,得到编码样本小块 的放置转角θ,根据放置转角将 旋转为 将 放置在灰度图像M上;

S9:重复S7至S8,至非嵌密位置序列 中坐标位置处理完毕,将最终的灰度图像M作为嵌密掩体M′输出。

2.根据权利要求1所述的基于马赛克拼图的信息隐藏方法,其特征在于,所述S2中将P阶灰度图像Hk转化为半径为r的圆形图像 的具体方法是:通过式(1)将P阶灰度图像Hk转化为半径为r的圆形图像

所述S2中的预设规则为:按半径r范围内的均值进行增序排列;

所述S2中将H″k的质心旋转到圆心右侧正半轴的具体方法是:S2‑1:通过式(2)得到H″k的质心

S2‑2:通过式(3)得到质心 相对于H″k圆心的几何倾角σk:S2‑3:通过式(4)得到编码圆形图像

Rk=Rot(H″k,2π‑σk)                  (4)其中,Rot()为逆时针旋转函数,第1个参数为待旋转的图像,第2个参数为逆时针旋转角度;

所述S2中将二值密图 扫描为二值比特序列 的具体方法是:通过光栅扫描顺序将二值密图 扫描为二值比特序列

3.根据权利要求1所述的基于马赛克拼图的信息隐藏方法,其特征在于,所述S5中依次读取旋转角度矩阵C中的元素cu,v,并结合初始转角矩阵A,得到编码样本小块 的放置转角αu,v的具体方法是:S5‑1:读取旋转角度矩阵C中的元素cu,v,通过式(5)将cu,0,cu,1,…,cu,m‑1排列为c′u,0,c′u,1,…,c′u,m‑1,其中ASC(),DEC()分别为升序和降序排列函数:S5‑2:结合初始转角矩阵A,通过式(6)得到编码样本小块 的放置转角αu,v:所述S5中根据放置转角将 旋转为 的具体方法是:通过式(7)将 逆时针旋转为所述S5中将 放置在灰度图像M上的具体方法是:将 放置在灰度图像M上起始坐标为 大小为(2r‑1)×(2r‑1)的小块上。

4.根据权利要求1所述的基于马赛克拼图的信息隐藏方法,其特征在于,所述S8中根据初始转角矩阵A,得到编码样本小块 的放置转角θ的具体方法是:通过式(8)得到编码样本小块 的放置转角θ,其中,β为随机生成的[0,n‑1]范围内的随机数:θ=((ai,j+β)mod n+1/2)·2π/n                  (8)所述S8中根据放置转角将 旋转为 的具体方法是:通过式(9)根据放置转角将逆时针旋转为所述S8中将 放置在灰度图像M上的具体方法是:将 放置在灰度图像M上起始坐标为X=(2r‑1)·i,Y=(2r‑1)·j,大小为(2r‑1)×(2r‑1)的小块上。

5.一种基于马赛克拼图的信息恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:T1:获取分辨率为m2×n2的P阶嵌密掩体 其中,嵌密掩体M′的分辨率满足m2 mod(2r‑1)=0,n2 mod(2r‑1)=0,获取用户密钥;

T2:根据用户密钥随机生成初始转角矩阵 ai,j表达的旋转角度为ai,j·2π/n,其中,n为编码圆形图像约定的可旋转的角度个数;

根据用户密钥在m0×n0范围内随机生成m1·n1·m个两两不等的坐标位置,m1和n1为密图分辨率参数,将生成的坐标位置以m个为一组随机分成m1·n1组,得到嵌密位置序列根据用户密钥在[0,n‑1]范围内随机生成m1·n1组,每组m个且两两不等的旋转角度矩阵 cu,v表达的旋转角度为cu,v·2π/n;

T3:依次读取嵌密位置序列P中第u,u=0,…,m1·n1‑1个分组坐标序列在嵌密掩体M′中截取大小为(2r‑1)×(2r‑1)的灰度图像块并计算灰度图像块 的质心坐标 相对于灰度图像块 圆心的几何倾角

T4:读取初始转角矩阵A中 位置的元素 得到秘密信息的几何倾角 相对于初始转角的转角差T5:通过角度矩阵C中的元素cu,v,获得转角差 的合法区间,对转角差 进行合法区间u认证,得到并根据合法区间认证的转角差 的数量N ,得到提取秘密信息的可靠性度量值du,根据可靠性度量值du提取秘密比特bu;

T6:重复T3至T5,至嵌密位置序列P中的坐标位置读取完毕,得到二值比特序列和认证序列T7:将二值比特序列B扫描成分辨率为m1×n1的图像,得到二值密图 由认证序列D得到认证图

6.根据权利要求5所述的基于马赛克拼图的信息恢复方法,其特征在于,所述T3的具体方法是:依次读取嵌密位置序列P中第u ,u=0,… ,m1·n1‑1个分组坐标序列并通过式(10)计算 以 为起点从

嵌密掩体M′中截取大小为(2r‑1)×(2r‑1)的灰度图像块通过式(11)计算灰度图像块 的质心 根据式(12)计算质心相对于灰度图像块 圆心的几何倾角 其中,

所述T4的具体方法是:读取初始转角矩阵A中 位置的元素 通过式(13)得到秘密信息的几何倾角 相对于初始转角的转角差

7.根据权利要求5所述的基于马赛克拼图的信息恢复方法,其特征在于,所述T5中通过角度矩阵C中的元素cu,v,获得转角差 的合法区间Leg的具体方法是:T5‑1:通过式(14)初始化合法区间Leg:T5‑2:对于 通过式

(15)更新初始化合法区间Leg:

Leg=Leg‑[cu,w·2π/n,(cu,w+1)·2π/n]              (15)T5‑3:重复T5‑2至所有的 从初始化合法区间Leg中排除,将最后得到的初始化合法区间Leg作为合法区间;

所述T5中对转角差 进行合法区间认证具体方法是:通过式(16)对转角差 进行合法区间认证:其中, 表示 合法区间检验通过, 表示 合法区间检验失败;

u

所述T5中得到并根据合法区间认证的转角差 的数量N,得到提取秘密信息的可靠性度量值du的具体方法为:u

通过式(17)计算合法区间认证的转角差 的数量N:通过式(18)得到提取秘密信息的可靠性度量值du,其中du=1表示可靠,du=0表示不可靠:

8.根据权利要求5所述的基于马赛克拼图的信息恢复方法,其特征在于,所述T5中根据可靠性度量值du提取秘密比特bu的具体方法是:若du=1时,初始化增序计数变量nasc=0和减序计数变量ndec=0,对于通过式(19)更新nasc和ndec,通过式(20)提取秘密比特bu:

若du=0时,bu=Rand(0,1),其中,Rand(0,1)表示在0,1中随机选择1个。

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任一项所述基于马赛克拼图的信息隐藏方法的步骤,和/或实现权利要求5至8任一项所述基于马赛克拼图的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任一项所述基于马赛克拼图的信息隐藏方法的步骤,和/或实现权利要求5至8任一项所述基于马赛克拼图的信息恢复方法的步骤。