基于NTRU的密文域可逆信息隐藏算法

NTRU (number theory research unit)具有抗量子计算攻击、加解密速度快、安全性高的特点,非常适合用于无线保密数据网、认证系统等业务。结合可逆信息隐藏技术,提出了一种基于NTRU的密文域可逆信息隐藏算法。首先利用差值扩展算法完成对图像像素的预处理;然后使用NTRU算法对图像像素进行加密,利用NTRU算法的加法同态性质在密文中嵌入信息,嵌入的信息得到NTRU算法加密的安全性理论保证;解密与信息提取后,利用差值扩展算法的特点可逆恢复出图像像素。采用图像的直方图及方差、信息熵、相邻像素的相关性等统计学方法,论证了在密文中嵌入信息的不可感知性。仿真实验结果表明：该算法既能实现嵌入信息后密文的正确解密,又能无损提取秘密信息,平均嵌入率可达到0.5 bpp (bit per pixel)。     

一种同态密文域可逆隐藏方案

利用Paillier加密的加法同态性质,构造了一个密文域可逆隐写方案。图像拥有者对图像进行预处理,为嵌入消息预留空间,尔后用图像接收者的公钥对图像进行Paillier加密并发送给消息嵌入者;消息嵌入者在接收到密文图像后,利用密钥解密部分信息并将要潜入信息的密文与原图像的密文进行一个同态密文操作;接收者在接收到密文图像后,利用私钥对其进行解密,得到均衡化后的图像,若接收者拥有提取密钥,则可以利用提取算法对消息进行提取并恢复出原始图像。通过MATLAB实验验证了该方案的正确性和良好的嵌入率。     

基于Paillier同态公钥加密系统的可逆信息隐藏算法

为提高密文域可逆信息隐藏的嵌入容量,提出了一种基于Paillier同态公钥加密系统的可逆信息隐藏算法.首先对原始图像进行位平面分割,而后对高位位平面进行定长游程编码压缩,利用低位位平面中元素重构高位位平面,最后利用Paillier同态公钥加密系统加密图像,通过同态乘法嵌入秘密数据.接收端可直接在密文域中通过模乘法逆元提取秘密数据,在直接解密的情况下可实现原始图像的无损还原.实验结果表明,算法的最大平均嵌入率为0.128 bpp,实现了解密与提取的可分离,提取正确率为100%.     

一种密文域医学图像可逆信息隐藏算法

鉴于图像的密文域可逆信息隐藏在安全云计算和隐私保护方面的重要作用,为了提高信息嵌入率,结合医学DICOM图像像素深度高、像素分布连续性高的特点,提出了一种结合两种压缩算法的密文域医学图像可逆信息隐藏算法。首先发送方对图像进行预处理,根据像素中高位比特连续为0的数量嵌入标记信息,腾出高位的冗余空间;然后用一种特殊设计的块加密算法进行加密,在保证明文信息不被泄露的同时保留了部分图像相关性;接着嵌入方根据标记信息,在对应位置嵌入额外信息;此外,为了进一步提高嵌入率,嵌入方还可以利用图像像素的相关性,在块内进行做差,并压缩实施信息嵌入。实验结果表明,该算法不仅具有较高的信息嵌入率,同时还有较好的安全性表现。     

一种基于多特征融合的加密图像检索技术

随着云计算技术的快速发展,越来越多的用户倾向于外包海量图像数据到云端服务器进行存储和相关处理。为了保护数据隐私,往往在上传数据之前进行加密操作,但却限制了图像的进一步处理,比如图像检索。为此,该文提出一种基于Paillier加密算法和可逆信息隐藏技术的密文域图像检索方法。该方法利用Paillier同态加密算法对图像进行加密,在密文域计算加密后图像的差分直方图来描述图像的纹理特征。为了提高检索精度,采用图像累积直方图来表征图像的颜色特征,并利用可逆信息隐藏技术将该特征嵌入加密后的图像,以实现特征免独立存储。当接收到用户查询请求,云端服务器通过计算纹理和颜色特征距离来度量密文查询图像与密文图像库图像的相似度,最后将相似度高的密文图像返回给用户。     

基于二叉树标记与码分复用的密文域图像可逆信息隐藏

针对当前密文域可逆信息隐藏中嵌入容量不高的问题,结合码分复用的特性,提出了一种基于二叉树标记的密文域可逆信息隐藏优化方案,首先利用梯度下降的预测方法在图像加密前获取冗余空间,然后借助参数二叉树标记的方法对像素进行分类,最后利用码分复用的正交特性将重要的辅助信息嵌入密文图像中。经仿真实验验证:该算法同时具有可逆性与可分离性,嵌入率可高达到3.473 bpp,与现有的基于二叉树标记的密文域可逆信息隐藏的方法相比,有效提高了密文域可逆信息隐藏算法的嵌入容量。。     

基于直方图平移的加密域可逆水印算法

为了能保证载体所有者隐私的安全性和原始载体图像的完整性,提出了一种在加密域中进行直方图平移的可逆水印算法.该算法首先对原始载体图像和数字水印进行加密,然后利用直方图平移的方法进行加密水印的嵌入和提取,保证在数字水印的嵌入和提取过程中不会影响到原始载体图像,并具有隐私保护的功能.实验结果表明,该算法能够在加密域中直接进行加密数字水印的嵌入和提取,提高了直接解密图像的峰值信噪比,确保了可逆隐藏的安全性.     

基于Paillier的同态加密域可逆信息隐藏

利用Paillier密码体制的同态和概率特性,提出了一种基于Paillier的同态加密域可逆信息隐藏。首先对原始图像分块,图像所有者随机选择的像素组中有一个参考像素和8个目标像素,将参考像素的最低有效位和目标像素的所有比特通过可逆信息隐藏的方法自嵌入到图像的其他部分中,参考像素的最低有效位在加密前置0避免嵌入数据时溢出,加密的参考像素替代像素组中围绕它的目标像素,从而构造出镜像中心密文。在一组镜像中心密文中,数据嵌入者通过同态加法在目标像素的最低有效位嵌入额外信息,而参考像素保持不变。接收者可直接在目标像素和对应的参考像素之间进行模乘法逆元提取额外信息,或者在直接解密后通过明文减法提取额外信息并能无损还原原始图像。实验结果表明:在保证直接解密图像质量的前提下算法平均嵌入率为0.18 bpp (bit per pixel)。     

基于预测差值的医学图像可逆信息隐藏

针对目前医学图像需要对图像中特殊区域进行划分以及在应用于医学图像时效果不稳定、嵌入容量小等问题,结合医学图像的特点,提出一种基于预测差值的可逆信息隐藏算法。首先采用中值边缘预测算法计算预测差值,再根据预测差值的分类进行信息嵌入和像素平移;在形成载密图像的过程中,为防止像素值溢出,对原始图像进行多次预嵌入来标记所有可能发生溢出的像素点位置,且标记过的像素点不再修改。实验结果表明,本文算法能在保证图像质量的同时获得较高的嵌入量。     

加密域的可分离四进制可逆信息隐藏算法

针对当前加密域可逆信息隐藏技术可分离性差,载体恢复存在较大失真的问题,提出了一种可分离的加密域可逆信息隐藏方案。在对偶LWE(learning with errors)公钥密码算法加密过程中对密文冗余进行再编码,通过对加密域冗余区间的重量化,可以在密文冗余中嵌入四进制数构成的秘密信息。嵌入信息后,使用隐写密钥可以有效提取隐藏信息,使用解密密钥可以无差错恢复出加密前数据,提取过程与解密过程可分离。理论推导论证了信息提取与嵌入后明文直接解密的可分离性与结果的正确性。仿真实验结果表明与现有算法相比,所提方案在实现加密域的可分离可逆信息隐藏的基础上充分保证了嵌入后的明文解密的可逆性,并有效提高了嵌入负载。方案的实现与原始载体种类无关,适用性较强。     

High Payload Reversible Data Hiding for Encrypted Image with Homomorphic Encryption

This paper proposes a novel reversible data hiding scheme for encrypted images with high payload based on homomorphic encryption. In this algorithm, each pixel of the original image is firstly divided into five parts, which are to be encrypted by applying the homomorphic application based on the Paillier algorithm. Then a serial of operations are carried out in the encrypted domain so as to embed the additional data into the encrypted image. Finally, the embedded additional data can be perfectly extracted, and the host image can be recovered without error when the marked image is decrypted directly. Security analysis, extensive experiment results and comparisons illustrate that it has high security, and the original image recovery is free of any error. Meanwhile, the embedding capacity of this algorithm is enhanced when compared with other literatures.     

基于插值技术和多层折叠的可逆数据隐藏算法

现有的基于插值技术的可逆数据隐藏算法具有单层嵌入容量大等优点。然而,现有算法隐秘图像的视觉质量不是很好。针对此问题,提出了一种基于插值技术和多层折叠的可逆数据隐藏算法。该算法先对输入图像进行不重叠的2×2分块;然后对每个分块利用提出的图像插值算法生成大小为3×3的分块。为降低嵌入数据对插值像素的失真,先对待嵌入的秘密数据进行多层折叠编码;然后再嵌入到插值像素中。结果表明,提出的算法不会出现像素溢出;与最新相似的算法相比,在相同的嵌入容量条件下,该算法具有更好的视觉质量。此外,提出的算法能抵抗直方图和RS(regular singular)隐写分析。     

鲁棒的密文彩色图像可逆数据隐藏方法

为了提高现有密文图像可逆数据隐藏方法的不可感知性、鲁棒性和嵌入容量等问题,提出一种大容量密文彩色图像可逆数据隐藏方法.在发送端,首先利用Logistic混沌映射加密算法对彩色图像进行加密并分成RGB三个色彩通道,对其进行分块和二维离散余弦变换;然后选取鲁棒性较好的低频部分进行秘密信息的嵌入,提高算法的抗攻击性;最后采用像素互补的方法进行大容量的嵌入秘密信息.在接收端,先对得到的加密图像进行解密,根据信息嵌入的逆过程提取秘密信息并恢复原始图像.实验结果表明,该方法与现有方法相比在图像质量、嵌入容量、鲁棒性和加密性能等方面具有更好的性能,可自适应地选择嵌入容量.当嵌入容量达到1.15 bpp时,平均峰值信噪比可达到39.39 dB.     

基于秘密共享的同态加密图像可逆信息隐藏算法

为了利用秘密共享在隐私保护中的独特优势,通过Shamir门限秘密共享的方法研究了加密域可逆信息隐藏。首先用Shamir秘密共享体制对图像加密,然后利用Shamir秘密共享体制的加法同态特性嵌入信息。仿真实验结果表明:本文算法比使用Paillier密码体制的同类算法有较低的时间复杂度;当持有足够的份额,就可以完成原始图像的可逆恢复,实现了在加密域可逆信息隐藏中的秘密共享;所提算法平均最大嵌入率为0.498 bpp (bit per pixel)。     

用于对比度增强的医学图像可逆信息隐藏算法

用于医学图像对比度增强的可逆数据隐藏不仅能够利用可逆嵌入完成患者信息的存储,还可以实现对比度增强改善图像质量,在一定程度上帮助医生对患者疾病进行正确诊断.提出了一种新的用于医学图像对比度增强的可逆信息隐藏算法.该方法采用超像素分割医学图像,着重强调医学诊断的感兴趣区域的可逆嵌入与对比度增强.同时,将嵌入区域分为多个像素块,根据其统计特性有选择性地逐块修改.每个像素块采用经典的直方图修改方式,以直方图均衡化为优化目标,一次完成多个嵌入点的修改,从而减少在对比度增强过程中的嵌入失真.实验结果表明,与主流方法相比,该方法在兼顾可逆性能的同时,能进一步增强医学图像感兴趣区域的对比度,提高图像的视觉质量.     

基于排序码分多址的密文域可逆信息隐藏

为解决图像密文域可逆信息隐藏嵌入容量小的问题,通过使用码分多址的方法研究了密文域可逆信息隐藏,提出了利用排序码分多址的方法嵌入秘密信息。首先对图像进行置乱加密。然后对加密后的图像按列进行升序排列并记录排序索引。最后,使用码分多址的嵌入序列对秘密信息进行扩频编码;而后嵌入至载体图像,嵌入后再利用排序索引进行逆排序,得到携密图像。利用码分多址嵌入序列的正交特性,实现秘密信息的多层嵌入。通过仿真实验表明,算法的密文域可逆信息隐藏嵌入容量显著提高,消除了使用码分多址嵌入时图像纹理复杂度对嵌入容量的影响。     

结合重排序和直方图平移的调色板图像可逆信息隐藏

提出了一种新的调色板图像可逆信息隐藏方法. 首先, 将调色板的颜色重新排序, 使得相邻索引值对应的颜色尽可能相近. 然后, 对排序后的索引值直方图平移以嵌入秘密信息. 在嵌入过程中, 将对应的索引值改为与之相近的颜色索引值, 以有效缓解含密图像视觉质量的下降; 多次利用最大最小点, 大大提高了嵌入率. 实验结果证明, 本方法在保证可逆的同时显著提升了嵌入量, 并维持了较高质量的视觉效果; 同时, 对于索引值直方图无零点的情况同样适用, 克服了已有方法的局限性.