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专利号: 2015102391409
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于分块序列的数字图像伪装方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将公开图像和秘密图像划分成矩阵小块;

2)对步骤1)得到的矩阵小块进行扫描转换成公开序列和秘密序列;

3)对公开序列和秘密序列进行预处理以改善公开序列和秘密序列的匹配性能,然后由秘密序列构造等距变换序列和公开序列进行最小2乘法匹配从而将秘密序列伪装成公开序列,生成变换参数集合T′new;

4)将伪装后的公开序列按步骤2)对应的逆扫描方法转换为矩阵小块;

5)将所有矩阵小块进行重组,从而得到伪装后公开图像。

2.根据权利要求1所述的基于分块序列的数字图像伪装方法,其特征在于,所述步骤

2)中,将矩阵小块扫描生成序列的具体方法为:

采用SCAN语言的15种基本扫描方式将矩阵块映射为对应的序列:记S=MSCAN(X,id),id∈{0,1,…,14}为SCAN语言的15种基本扫描方式转换函数,其中X=(xi,j)bm×bm为划分的矩阵小块,id∈{0,1,…,14}分别对应为15种基本扫描方式,为扫描后的序列;

与之对应的由序列转换为矩阵小块的具体方法为:

采用SCAN语言15种基本扫描序的逆向扫描函数X=IMSCAN(S,id)将序列S扫描为矩阵块X。

3.根据权利要求1所述的基于分块序列的数字图像伪装方法,其特征在于,所述步骤

2)中,将矩阵小块扫描生成序列的具体方法为:

将划分的矩阵小块约束为X=(xi,j)bm×bm且bm=2u,此时将X中以(i,i),(i,bm-1-i),(bm-1-i,bm-1-i),(bm-1-i,i)为顶点的矩形上的元素扫描成序列,从而将X扫描成u个序列S(i),i=0,…,u-1,记为S(i)=LSCAN(X,i);

与之对应的由序列转换为矩阵小块的具体方法为:

记Xi=ILSCAN(S(i),i,bm),i=0,…,u-1,X=X0||X1||…||Xu,其中“||”为矩阵镶嵌操作,其中Xi=ILSCAN(S(i),i,bm)是将序列S(i)元素依次填回到Xi上以(i,i),(i,bm-1-i),(bm-1-i,bm-1-i),(bm-1-i,i)为顶点的矩形所在位置的元素上,矩阵镶嵌操作用于将多个矩阵拼接成完整的矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于分块序列的数字图像伪装方法,其特征在于,所述步骤

3)中,预处理方法为:

若秘密序列或公开序列为相同元素构成的序列,则对其添加随机扰动,记S=Noise(S,a,b)为随机扰动函数,其定义式如式(8)所示:sii=sii+(Random(a)+b),ii=0,1,…,len(S)-1 (8)式(8)中,Random(a)+b为随机生成函数,范围为[b,a+b),即对序列S中的每个元素施加[b,a+b)范围内的随机数扰动;

等距变换序列的构造方法为:

k

记S=(sii)l且S =Scr(S,k)为序列循环右移函数,其中k=0,1,…,l-1;则由Scr()

0 1 l-1 0

可将S映射为S,S,…,S ,其中S=S。

5.根据权利要求4所述的基于分块序列的数字图像伪装方法,其特征在于,所述步骤

3)中,将秘密序列伪装成公开序列的具体方法为:

记公开序列为S1=(aii)l,秘密序列为S2=(bii)l,对秘密序列S2进行循环右移得到序列 其中k=0,1,…,l-1,将公开序列S1分别和秘密序列S2循环右移所得到的每个序列按最小2乘法拟合寻找残差最小的右移步长 和对应的变换参数 如式(1)所示:式(1)中,I为长度为l的全1序列,式(1)可进一步表示为式(2):式(2)中,先求解序列S2循环右移所产生的序列 拟合S1的最佳匹配因子α,β,然后再从中找出2次距离最小的 和 其中求 拟合S1的最佳匹配因子α,β可按式(3)求解:式(3)对应的α,β,可按式(4)和式(5)求解:

按式(2)找到残差最小的 将其对应的参数 作为序列S1的匹配参数,存到3元组 中,构成参数集合T′new,将其作为密钥,从而将 按式(6)伪装成公开序列S′1:

6.根据权利要求1所述的基于分块序列的数字图像伪装方法,其特征在于,所述步骤

1)中,秘密图像和公开图像为8位灰度图像或24位真彩色图像:①若秘密图像和公开图像同为8位灰度图像,则步骤1)中直接将秘密图像和公开图像对应的图像像素矩阵划分为小块,从而按步骤5)将8位灰度秘密图像伪装成8位灰度公开图像;

②若秘密图像为8位灰度图像,公开图像为24位真彩色图像,则将步骤1)中的秘密图像像素矩阵和公开图像对应的R、G、B通道矩阵划分为小块,按步骤2)将秘密图像的每个小块和公开图像的R、G、B通道矩阵划分的小块转换为公开序列和秘密序列,从而按步骤5)将8位灰度秘密图像伪装成24位真彩色公开图像;

③若秘密图像和公开图像同为24位真彩色图像,则步骤1)中分别将秘密图像和公开图像对应的R、G、B通道矩阵划分为小块,按步骤2)分别将R、G、B通道矩阵划分的公开图像和秘密图像小块转换为公开序列和秘密序列,从而按步骤5)对R、G、B通道矩阵进行重组,将24位真彩色秘密图像伪装成24位真彩色公开图像。

7.一种基于权利要求1所述数字图像伪装方法的基于分块序列的数字图像重构方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将伪装图像划分成矩阵小块;

2)将步骤1)得到的矩阵小块通过扫描转换成序列;

3)将步骤2)生成的序列利用参数集合T′new进行解密;

4)将步骤3)生成的解密序列按步骤2)的逆扫描方法扫描成矩阵小块;

5)将步骤4)生成的矩阵小块进行重组和处理,从而得到解密后秘密图像。

8.根据权利要求7所述基于分块序列的数字图像重构方法,其特征在于:所述步骤2)中,序列扫描方法采用SCAN语言的15种基本扫描方式S=MSCAN(X,id),id∈{0,1,…,14}或分层扫描S(i)=LSCAN(X,i)。

9.根据权利要求7所述基于分块序列的数字图像重构方法,其特征在于,所述步骤3)中,序列解密方法具体为:根据集合T′new和伪装序列S′ 1利用式(7)恢复出经过循环右移的秘密序列然后将 循环左移 步,恢复为 将 作为重构出的秘密序列。

10.根据权利要求7所述的基于分块序列的数字图像重构方法,其特征在于,所述步骤

1)中伪装图像和步骤5)中秘密图像为8位灰度图像或24位真彩色图像:①若秘密图像和伪装图像同为8位灰度图像,则步骤1)将伪装图像像素矩阵划分为矩阵小块,步骤5)将生成的矩阵小块进行重组,从而得到解密后的8位秘密图像;

②若秘密图像为8位灰度图像,伪装图像为24位真彩色图像,则将步骤1)中的伪装图像对应的R、G、B通道矩阵划分为小块,从而按步骤5)将R、G、B通道矩阵对应的小块进行重组得到3个矩阵,将3个重构出的矩阵对应位置的子块元素两两作差,找出均方差值最小的两个子块,将这两个子块的对应位置的元素均值作为重构秘密图像对应子块的像素值,从而重构出秘密图像;

③若秘密图像和伪装图像同为24位真彩色图像,则步骤1)中将伪装图像对应的R、G、B通道矩阵划分为小块,按步骤5)将R、G、B通道矩阵小块进行重组,从而得到解密后的24位秘密图像。