漸進式圖像秘密分享關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的廣泛應用和快速發(fā)展，數(shù)字圖像變得容易獲取、傳輸和修改。數(shù)字圖像的安全引起了科學和工程人員越來越多的關(guān)注。對于敏感信息（尤其是軍事布防圖紙和個人隱私圖像信息等）的保護顯得愈發(fā)重要。
　　相比圖像加密和信息隱藏，秘密分享(secret sharing，SS)具有丟失容忍的特性，同時也可以應用在權(quán)限控制和身份認證等方面。本文主要研究具有多解密能力（multiple decryptions）的漸進式可視秘密分享（

2、progressive visual cryptographic scheme，PVCS或progressive visual secret sharing，PVSS）。分析了秘密分享基本原理，對目前漸進式可視秘密分享（又稱為視覺密碼）以及具有多解密能力的秘密分享的主要算法模型進行研究和優(yōu)缺點分析。針對目前漸進式可視秘密分享算法存在的有損恢復且恢復能力單一的問題，在所給出的距離最遠平行等設(shè)計原則的基礎(chǔ)之上，提出了基于疊加、加法或者異或的

3、具有多解密能力的漸進式秘密分享算法，并且在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)了影子圖像（shadow image或share）可理解的具有多解密能力的漸進式可視秘密分享算法。
　　(1)在所給出的二分湊整設(shè)計原則的基礎(chǔ)之上，本文提出了一個門限漸進式可視秘密分享方案，在保持無像素擴張的同時，改進了傳統(tǒng)的漸進式可視秘密分享不具有一般的門限的不足。不同于傳統(tǒng)的可視秘密分享，所提方法當使用更多的影子圖像的時候能夠恢復更清楚的秘密圖像。通過實驗和分析驗證了所提

4、方法的安全性和有效性。通過與已有研究的比較分析顯示了所提方法的優(yōu)點和良好的應用前景。
　　(2)在所給出的極大似然估計(maximum likelihood estimation，MLE)設(shè)計原則的基礎(chǔ)之上，本文提出了無損恢復的漸進式秘密分享(Lossless progressive secret sharing，LPSS)，給出相關(guān)定義和性質(zhì)，并利用極大似然估計實現(xiàn)基于加法的無損恢復的(1, k, n)漸進式秘密分享，改進了傳統(tǒng)

5、的漸進式秘密分享有損恢復的問題。所提方法滿足P(l, k, n)門限（l=1）：當影子圖像少于l個時，得不到任何秘密信息；當影子圖像少于k個多于或等于l個時，能夠得到漸進的秘密信息，影子圖像越多視覺質(zhì)量越好；當影子圖像少于或等于n個多于或等于k個時，能夠無損恢復秘密信息。
　　(3)在所給出的信息量最大化設(shè)計原則的基礎(chǔ)之上，本文提出了一個基于布爾操作和隨機網(wǎng)格(random grids，RG)的具有多解密能力的漸進式秘密分享，改進

6、了傳統(tǒng)的多解密能力的可視秘密分享視覺質(zhì)量較低以及不能對一般的門限無損恢復的問題。恢復秘密圖像時可以有兩種恢復方法(OR-based VCS，OVCS以及XOR-based VCS，XVCS)，應用較為廣泛。一是不需要計算設(shè)備直接疊加（stack或superimpose）恢復，二是需要輕量計算設(shè)備無損恢復。所提方案還具有一些秘密分享的良好性質(zhì)，比如：滿足(k, n)門限和具有漸進性等優(yōu)點。相關(guān)實驗驗證了算法的安全性和有效性。
　　(

7、4)在所給出的距離最遠平行以及誤差最小分布均勻原則的基礎(chǔ)之上，本文提出了一個基于半色調(diào)技術(shù)和可視秘密分享的影子圖像可理解的可視秘密分享(halftone visual cryptographic scheme，HVCS)方案，所提方案嵌入較少的額外黑色像素(minimum auxiliary black pixels，ABPs)，改進了傳統(tǒng)的影子圖像可理解的可視秘密分享視覺質(zhì)量較低以及像素擴張嚴重等問題。秘密信息像素(secret in