[发明专利]基于超分辨率和加密域信息隐藏的渐进式图像分享方法

说明书

本发明提出了一种基于超分辨率和加密域信息隐藏的渐进式图像分享方法。首先，对待秘密分享图像的最敏感区域做切割，并记录位置信息。其次，对伪装后的图高清像做2倍下采样，生成低分辨率的图像，并利用有限域GF(2⁸)的秘密分享方式，对伪装图进行秘密分享并扩张成原始图像尺寸的加密图像。之后，将伪装图通过RCAN网络放大的高清图和原始高清伪装图的像素做差值计算，并将误差压缩后利用有限域GF(2⁸)的秘密分享方式将压缩后的误差序列藏入到各加密分享图片中。最后，将切割下来的最敏感区域通过密钥加密并藏入各加密图像中。在图像接收端，可以根据不同情况实现原始图像的逐步恢复。本发明不仅具有很强的实用价值，而且在嵌入容量方面远远优于其他现有方法。

技术领域

本发明属于图像秘密分享和加密域信息隐藏领域，具体涉及一种基于RCAN超分辨率网络和有限域GF(2⁸)秘密分享方法。

背景技术

随着信息云计算和云存储的迅速发展，越来越多的用户将自己的私人图像上传到云端之上。然而图像内容的隐私泄露也成为云存储技术中面临的最大问题。为了更好的保护用户的图像隐私，图像加密计算被广泛的应用在云端服务器。用户在上传图像到云端之前，会首先将图像加密，之后再将加密图像上传到云端存储。授权用户在从云端下载加密图像后，通过图像加密密钥即可恢复图像内容。

在传统秘密分享中，对于一些敏感图像，例如专利图像，医学图像，军事图像等，往往不能只由一个人来保管。因此，会将一张图像分割成若干张图像，当其中一部分人把手中的图像拼凑起来，即可获得部分图像的信息；而将所有人所保存的图像拼接起来，才会获得完整的原始图像。在数字图像处理领域中，对图像做秘密分享，往往会用到多次多项式计算来生成多个分享图像。在1979年，Shamir提出了一套高效的基于多次多项式的秘密分享方法。在Shamir秘密分享方法中，所有运算需要在模一个素数的情况下进行，针对图像来说，一般会选择251作为模数进行运算。由于数字图像像素值的范围在0-255直接，针对像素值大于251的区域需要再做额外的预处理。因此，Shamir的秘密分享方法在处理一些色彩偏亮的图像时，效率就会变低。目前，针对数字图像的秘密分享越来越多的用到了有限域GF(2⁸)秘密分享系统。有限域GF(2⁸)秘密分享系统在运算时不需模一个素数，而是模一个8次多项式，图像中的所有像素值都不需要进行额外的预处理。因此有限域GF(2⁸)的秘密分享系统更适用于数字图像。

基于秘密分享的加密域信息隐藏方法，目前有一些相关工作被提出。2018年，Wu[3]等人首次将秘密分享的思路引入到加密图像的信息隐藏中来，其方法结合了Shamir的秘密分享与信息隐藏领域的直方图平移技术。之后，Chen[4]等人将同态加密技术引入到秘密分享中来，设计了一套(2,2)图像秘密分享系统。Hua[6]等人在Shamir的秘密分享的基础上，结合流密码加密中的密码反馈系统增强了加密安全性。而Qin[5]等人首次应用有限域GF(2⁸)的秘密分享方式。然而，以上提出的四种技术都没有设计渐进式图像恢复的功能；此外，作为信息隐藏系统所提供的嵌入空间大小有限。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，在综合分析基于秘密分享的加密域信息隐藏方法的相关研究后，本发明提出一种基于超分辨率模型进行渐进式(k,n)图像秘密分享的加密域可逆信息隐藏方法，使得当不同数量的分享图像进行合并时，可以渐进式的恢复不同状态的图像信息，进而提供更广阔的应用范围。