1.一种基于IFS分形图拼接的全息信息嵌入方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、输入二值秘密比特序列和对应二值秘密比特序列每一位二值比特状态的随机种子矩阵,其中随机种子矩阵用于控制产生表征二值秘密比特状态的IFS分形图;
S2、输入产生IFS分形图的规则序列,该规则序列包含若干条映射规则以及每条映射规则出现的概率,其中映射规则是压缩仿射变换,用于实现分形图坐标的映射;
S3、由用户指定初始坐标,结合规则序列,伪随机生成IFS分形图坐标序列;
S4、从IFS分形图坐标序列伪随机筛选出与二值秘密比特序列等长的坐标作为嵌密坐标位置序列;
S5、对二值秘密比特序列每一位二值比特,根据二值比特的状态,从随机种子矩阵中选择与该二值比特位置相对应的随机种子,选择嵌密坐标位置序列与该二值比特位置对应的坐标作为初始坐标,结合规则序列,伪随机生成表征二值比特的IFS分形图坐标序列作为当前IFS分形图坐标序列;利用得到的当前IFS分形图坐标序列对IFS分形图坐标序列进行迭代更新,最终得到二值秘密比特序列对应的IFS分形图坐标序列;
S6、将IFS分形图坐标序列中的坐标进行重排,然后由置乱后IFS分形图坐标序列绘制含密矢量图输出。
2.如权利要求1所述的一种基于IFS分形图拼接的全息信息嵌入方法,其特征在于:S1的具体方法是:记输入的长度为l的二值秘密比特序列为B=(bj)l,bj∈{0,1},由用户密钥K0产生大小为2×l的随机种子矩阵K=(kt,j)2×l且满足:对于 其中k0,j,k1,j分别对应为秘密比特bj=0和bj=1时的随机数种子;
S2的具体方法是:输入长度为m的规则序列为R=((ri,Pi))m,ri是第i条映射规则,Pi是ri的出现概率且Pi>0,i=0,1,…,m‑1,其中:ri=(pi,qi,αi,βi,ei,fi),对应为式(1)所示的仿射变换;
式(1)中:pi和qi分别对应为水平和垂直坐标轴方向上的缩放系数;αi和βi分别对应为水平和垂直坐标轴方向上的偏转角度;ei和fi分别对应为水平和垂直坐标轴方向上的平移量;
ri满足的约束条件是:
对于 经由式(1)映射得到的(x′0,y′0),(x1′,y1′)满足式(2):
Dist((x0′,y0′),(x1′,y1′))≤Dist((x0,y0),(x1,y1))(2)式(2)中:Dist((x0,y0),(x1,y1))为(x0,y0),(x1,y1)两点之间的距离。
3.如权利要求1所述的一种基于I FS分形图拼接的全息信息嵌入方法,其特征在于:S3的具体方法是:由用户指定随机起始点(uinit,vinit)∈[umin,umax]×[vmin,vmax],结合规则序列R和用户密钥K1按式(3)产生长度为IT1的I FS分形图坐标序列 其中IT1≥l,IT0是滤除迭代次数,函数fIFS()是I FS分形迭代生成函数;
G=fIFS(R,(uinit,vinit),IT0,IT1,K1)(3)S4的具体方法是:由用户密钥K2从IFS分形图坐标序列G=((uξ,vξ))IT1中挑选出l个坐标作为嵌密坐标位置序列χ=((uη,vη))l;
S5的具体方法为:对于 从随机种子矩阵K中选取第(bj,j)个随机种子 从嵌密坐标位置序列χ=((uη,vη))l中选取第j个坐标(uj,vj)作为初始坐标(uinit,vinit),按式(8)结合规则序列R生成当前I FS分形图坐标序列 其中IT3是生成的当前I FS分形图坐标序列t中的坐标数量:
利用当前IFS分形图坐标序列t对IFS分形图坐标序列G进行迭代更新,最终得到二值秘密比特序列对应的IFS分形图坐标序列G,具体是:按照式(9)将当前IFS分形图坐标序列t与IFS分形图坐标序列G相连,进行迭代更新,最终得到二值秘密比特序列对应的IFS分形图坐标序列G:G=G||t (9)
式(9)中,符号“||”表示序列连接符。
4.如权利要求3所述的一种基于IFS分形图拼接的全息信息嵌入方法,其特征在于:S3中,结合规则序列R和用户密钥K1按式(3)产生长度为IT1的IFS分形图坐标序列具体处理过程,包括以下步骤:
第S3‑1步:按式(4)对规则序列R中的Pi,i=0,1,…,m‑1进行标准化:其中,Pi是ri的出现概率且Pi>0,i=0,1,…,m‑1, 为标准化后的Pi;
第S3‑2步:按式(5)将标准化后得到的 转换为概率划分序列S=(si)m,设定概率区间为[0,1],将其划分为m个子区间,依次记为ρ0=[s0,s1),ρ1=[s1,s2),…,ρm‑1=[sm‑1,1],初始化当前坐标(x,y)=(uinit,vinit),初始化G=((x,y)):第S3‑3步:记由用户密钥K1为随机数种子产生的当前随机数为rcur∈[0,1],按式(6)对rcur进行与(x,y)和密钥K1有关的扰动,将rcur映射为r′cur∈[0,1],按式(7)确定r′cur所对应的迭代规则ridx,将(x,y)映射为(x′,y′):r′cur=fdst(rcur,(x,y),K1),r′cur∈[0,1] (6)式(6)中,fdst()是扰动函数,用于结合当前坐标(x,y)和K1,将rcur扰动为[0,1]范围内的随机数r′cur∈[0,1]:第S3‑4步:将(x′,y′)加入到G的尾部,将(x′,y′)赋值给(x,y);
第S3‑5步:反复执行第S3‑3步至第S3‑4步直至G中的坐标数量有IT0+IT1,将G中的前IT0个坐标滤除,将剩余的后IT1个坐标作为生成的IFS分形图坐标序列
5.如权利要求1所述的一种基于IFS分形图拼接的全息信息嵌入方法,其特征在于:S6中将IFS分形图坐标序列中的坐标进行重排的具体方法是:由用户密钥K3伪随机将IFS分形图坐标序列G中的坐标进行重排,将重排后的IFS分形图坐标序列作为重排IFS分形图坐标序列G′;
S6中绘制含密矢量图输出的具体方法包括以下步骤:
S6‑1:按式(10)得到G′的最小闭包顶点(Xmin,Ymin),(Xmax,Ymax);
S6‑2:初始化大小为(Xmax‑Xmin)×(Ymax‑Ymin)矢量画布 其中矢量画布的左上角顶点为(Xmin,Ymin),右下角顶点为(Xmax,Ymax),对 在V上绘制坐标点,将绘制好的V作为含密矢量图输出。
6.采用权利要求1~5中任意一项所述的基于IFS分形图拼接的全息信息嵌入方法的系统,其特征在于,包括:二值秘密比特序列和随机种子矩阵生成模块:输入二值秘密比特序列和对应二值秘密比特序列每一位二值比特状态的随机种子矩阵,其中随机种子矩阵用于控制产生表征二值秘密比特状态的IFS分形图;
I FS分形图的规则序列输入模块:输入产生I FS分形图的规则序列,该规则序列包含若干条映射规则以及每条映射规则出现的概率,其中映射规则是压缩仿射变换,用于实现分形图坐标的映射;
初始化IFS分形图坐标序列生成模块:由用户指定初始坐标,结合规则序列,伪随机生成IFS分形图坐标序列;
嵌密坐标位置序列生成模块:从IFS分形图坐标序列伪随机筛选出与二值秘密比特序列等长的坐标作为嵌密坐标位置序列;
二值秘密比特序列嵌入与IFS分形图坐标序列生成模块:对二值秘密比特序列每一位二值比特,跟据二值比特的状态,从随机种子矩阵中选择与该二值比特位置相对应的随机种子,选择嵌密坐标位置序列与该二值比特位置对应的坐标作为初始坐标,结合规则序列,伪随机生成表征二值比特的I FS分形图坐标序列作为当前IFS分形图坐标序列;利用得到的当前IFS分形图坐标序列对IFS分形图坐标序列进行迭代更新,最终得到二值秘密比特序列对应的IFS分形图坐标序列;
含密矢量图绘制和输出模块:将IFS分形图坐标序列中的坐标进行重排,然后由置乱后IFS分形图坐标序列绘制含密矢量图输出。
7.一种基于I FS分形图拼接的全息信息恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:T1、从接收到含密矢量图中获取嵌密IFS分形图坐标序列;
T2、输入待提取的二值秘密比特序列的长度,产生表征二值秘密比特序列每一位二值比特状态的随机种子矩阵;
T3、由用户指定初始坐标,结合规则序列,伪随机生成IFS分形图坐标序列;
T4、从IFS分形图坐标序列伪随机筛选出与二值秘密比特序列等长的坐标作为嵌密坐标位置序列;
T5、以嵌密坐标位置序列中的每个坐标为初始坐标,从随机种子矩阵中选择位置对应的表征二值秘密比特状态为0和为1的随机种子,结合规则序列,分别伪随机产生表征秘密比特为0和为1的IFS分形图坐标序列,根据表征秘密比特为0和为1的IFS分形图坐标序列和嵌密IFS分形图坐标序列的接近程度提取二值秘密比特;
T6、将提取到的秘密比特按顺序构成的序列作为提取到的二值秘密比特序列。
8.如权利要求7所述的一种基于IFS分形图拼接的全息信息恢复方法,其特征在于:T1的具体方法是:读取大小为(Xmax‑Xmin)×(Ymax‑Ymin)的IFS分形矢量图形矢量图的左上角顶点为(Xmin,Ymin),右上角顶点为(Xmax,Ymax),得到长度为l0的嵌密IFS分形坐标序列
T2的具体方法是:输入待提取的二值秘密比特序列的长度l,由用户密钥K0产生大小为2×l的随机种子矩阵K=(kt,j)2×l且满足:对于 其中k0,j,k1,j分别对应为秘密比特bj=0和bj=1时的随机数种子;
T3的具体方法是:由用户指定随机起始点(uinit,vinit)∈[umin,umax]×[vmin,vmax],结合规则序列R和用户密钥K1按式(3)产生长度为IT1的初始化I FS分形图坐标序列其中IT1≥l,IT0是滤除迭代次数,函数fIFS()是I FS分形迭代生成函数:G=fIFS(R,(uinit,vinit),IT0,IT1,K1)(3)T4的具体方法是:由用户密钥K2从初始化IFS分形图坐标序列 中伪随机挑选出l个坐标作为嵌密坐标位置序列χ=((uη,vη))l;
T5步的具体方法是:对 将(uj,vj)作为初始坐标(uinit,vinit),从随机种子矩阵K中分别选择位置对应的表征二值秘密比特状态为0的随机种子k0,j和秘密比特状态为
1的随机种子k1,j;分别按式(11)和式(12)结合规则序列R生成当前IFS分形图坐标序列和 根据t0,t1和嵌密IFS分形图坐标序列 按式(13)提取秘密比特信息bj:
t0=fIFS(R,(uinit,vinit),1,IT3,k0,j) (11)t1=fIFS(R,(uinit,vinit),1,IT3,k1,j) (12)式(13)中,Count()函数用于计算坐标序列的坐标数量;∩为两个坐标序列的交集符号;
T6的具体方法是:将所提取到的bj,按顺序构成的序列作为提取到的二值秘密比特序列B=(bj)l输出。
9.如权利要求8所述的一种基于IFS分形图拼接的全息信息恢复方法,其特征在于:T3中,结合规则序列R和用户密钥K1按式(3)产生长度为IT1的初始化IFS分形图坐标序列 具体处理过程包括以下步骤:第T3‑1步:按式(4)对规则序列R中的Pi,i=0,1,…,m‑1进行标准化;
其中,Pi是ri的出现概率且Pi>0,i=0,1,…,m‑1, 为标准化后的Pi;
第T3‑2步:按式(5)将标准化得到的 转换为概率划分序列S=(si)m,设定概率区间为[0,1],并将其划分为m个子区间,依次记为ρ0=[s0,s1),ρ1=[s1,s2),…,ρm‑1=[sm‑1,1];初始化当前坐标(x,y)=(uinit,vinit),初始化G=((x,y)):第T3‑3步:记由用户密钥K1为随机数种子产生的当前随机数为rcur∈[0,1],按式(6)对rcur进行与(x,y)和密钥K1有关的扰动,将rcur映射为r′cur∈[0,1],按式(7)确定r′cur所对应的迭代规则ridx,将(x,y)映射为(x′,y′):r′cur=fdst(rcur,(x,y),K1),r′cur∈[0,1] (6)式(6)中,fdst()是扰动函数,用于结合当前坐标(x,y)和K1,将rcur扰动为[0,1]范围内的随机数r′cur∈[0,1];
第T3‑4步:将(x′,y′)加入到G的尾部,将(x′,y′)赋值给(x,y);
第T3‑5步:反复执行第T3‑3步至第T3‑4步直至G中的坐标数量有IT0+IT1,将G中的前IT0个坐标滤除,将剩余的后IT1个坐标作为生成的IFS分形图坐标序列
10.采用权利要求7~9中任意一项所述的基于IFS分形图拼接的全息信息恢复方法的系统,其特征在于,包括:IFS分形图坐标序列获取模块:从接收到含密矢量图中获取嵌密IFS分形图坐标序列;
二值秘密比特序列长度与随机种子矩阵生成模块:输入待提取的二值秘密比特序列的长度,产生表征二值秘密比特序列每一位二值比特状态的随机种子矩阵;
IFS分形图坐标序列初始化模块:由用户指定初始坐标,结合规则序列,伪随机生成IFS分形图坐标序列;
嵌密坐标位置序列生成模块:从IFS分形图坐标序列伪随机筛选出与二值秘密比特序列等长的坐标作为嵌密坐标位置序列;
二值秘密比特提取模块:以嵌密坐标位置序列中的每个坐标为初始坐标,从随机种子矩阵中选择位置对应的表征二值秘密比特状态为0和为1的随机种子,结合规则序列,分别伪随机产生表征秘密比特为0和为1的I FS分形图坐标序列,根据表征秘密比特为0和为1的I FS分形图坐标序列和嵌密I FS分形图坐标序列的接近程度提取二值秘密比特;
二值秘密比特序列获取模块:将提取到的秘密比特按顺序构成的序列作为提取到的二值秘密比特序列。