[发明专利]基于“竹节虫”参考矩阵可认证的视觉机密共享方法

权利要求书

1.一种基于“竹节虫”参考矩阵可认证的视觉机密共享方法，其特征在于，步骤如下：

S1：生成256×256大小的“竹节虫”参考矩阵，参考矩阵中每个主对角线上的元素均需要以其自身为中心元素，各自构建由若干个连续像素组成的“虫体”结构；

S2：针对待隐藏信息的原始灰度图像，统计图片中每种像素值中需要嵌入的十进制机密信息次数，再根据统计结果，将不同的需要嵌入的十进制机密信息分别赋值至对应的“虫体”结构的不同像素中，且十进制机密信息次数越大，被赋值的像素越靠近中心元素；参考矩阵中的每个“虫体”结构均完成赋值后，形成秘钥；

S3：将原始灰度图像的每个像素复制成为一个像素对，利用秘钥和当前要藏入的秘密信息，确定当前像素所对应的“虫体”结构中像元值和十进制秘密信息相同的位置；

S4：生成两张与原始灰度图像相同大小的伪装图，两张伪装图的像素值分别来自于S3中所确定的位置的坐标；两张伪装图用于发送至接收端；

S5：接收端收到两张伪装图后，先对其进行篡改认证；认证成功后，同时基于两张伪装图提取出机密信息；

所述S1中，“竹节虫”参考矩阵的生成方法如下：

S11：设定参考矩阵，所述参考矩阵是一个256×256的矩阵，其横纵坐标都为0～255，其主对角线上的256个元素代表256种像素值；

S12：对参考矩阵的主对角线上的每个元素，生成对应的“虫体”结构；

其中，除(0,0)，(1,1)，(254,254)，(255,255)四个元素之外，其余每个主对角线上的常规元素需要各自构建由8个连续像素组成的“虫体”结构，每个“虫体”结构的8个像素分别用于表示十进制的机密信息0～7，能藏入3bit的机密信息；(0,0)，(1,1)，(254,254)，(255,255)四个特殊元素的“虫体”结构由包含主对角线元素自身的2个连续像素组成，能藏入1bit的机密信息；所有主对角线元素的“虫体”结构互不重叠，每个“虫体”结构以其中的主对角线元素为中心元素；

对于每个主对角线元素，其“虫体”结构中组成元素是根据每个主对角元素坐标和周围元素坐标的方差从小到大来选取的，依次将方差最小的元素加入“虫体”结构中直至“虫体”结构中像素数量满足要求；

所述S2的具体方法如下：

S21：将机密信息S划分呈N段，N为待隐藏信息的原始灰度图像中的像素个数，N段机密信息分别用于按序嵌入原始灰度图像中的N个像素中；其中像素值为2～253的像素嵌入的机密信息段长度为3bit，像素值为0、1、254、255的四种像素嵌入的机密信息段长度为1bit；

S22：统计原始灰度图像中每种像素值中需要嵌入的十进制机密信息次数，像素值k中嵌入十进制机密信息n的次数C_k,n确定方法为：在原始图片的所有像元值为k的像素中，统计需嵌入的机密信息段的十进制数值为n的像素个数；其中k的范围为0～255，n的范围为0～7；

S23：根据S22中的统计结果，对所述参考矩阵进行赋值，形成秘钥；其中：

对于主对角线上的任一常规元素(k,k)，将0～7共8个十进制机密信息分别赋值至以该常规元素为中心元素的“虫体”结构的8个像素中，且C_k,n越大，对应的十进制机密信息n赋值的像素越靠近中心元素，k＝2～253，n＝0～7；

对于主对角线上的任一特殊元素，将0和1两种十进制机密信息分别赋值至以该常规元素为中心元素的“虫体”结构的2个像素中，且C_k,n越大，对应的十进制机密信息n赋值的像素越靠近中心元素，k＝0、1、254或255，n＝0或1；

所述S3的具体实现方法如下：

S31：将原始灰度图像的每个像素的像元值p_x复制成为一组像素对(p_x,p_x)；

S32：对于原始灰度图像的每一个像素p，在所述秘钥中找到参考矩阵的主对角线上以(p_x,p_x)为中心元素的“虫体”结构，并根据该像素p所需嵌入的机密信息段的十进制数值，确定“虫体”结构中像元值与该十进制数值相同的像素坐标(x，y)；

所述S4的具体实现方法如下：

S41：生成与原始灰度图像相同大小的两张伪装图，对于原始灰度图像的每一个像素p，根据S32中确定的对应像素坐标(x，y)，将x值和y值分别赋值给两张伪装图中与像素p位置相同的像素；

S42：将两张赋值后的伪装图共同发送至接收端；

所述S5的具体实现方法如下：

S51：接收端收到两张伪装图后，将两张图相同位置的像素p的像元值组成一个像素对(p_ij,p’_ij)，在所述秘钥的参考矩阵中查找(p_ij,p’_ij)位置的像元值；

S52：若存在一个像素p，其对应的参考矩阵(p_ij,p’_ij)位置没有位于任何一个“虫体”结构中，则视为伪装图被篡改，不通过验证，否则通过验证；

S53：对于通过验证的伪装图，提取原始灰度图像中每个像素中的机密信息，其中像素p中嵌入的机密信息段为参考矩阵(p_ij,p’_ij)位置的“虫体”结构像元值。