漸進(jìn)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(yīng)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(xué)和工程人員越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)于敏感信息（尤其是軍事布防圖紙和個(gè)人隱私圖像信息等）的保護(hù)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(shí)也可以應(yīng)用在權(quán)限控制和身份認(rèn)證等方面。本文主要研究具有多解密能力（multiple decryptions）的漸進(jìn)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(duì)目前漸進(jìn)式可視秘密分享（又稱(chēng)為視覺(jué)密碼）以及具有多解密能力的秘密分享的主要算法模型進(jìn)行研究和優(yōu)缺點(diǎn)分析。針對(duì)目前漸進(jìn)式可視秘密分享算法存在的有損恢復(fù)且恢復(fù)能力單一的問(wèn)題，在所給出的距離最遠(yuǎn)平行等設(shè)計(jì)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(jìn)式秘密分享算法，并且在此基礎(chǔ)之上實(shí)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(jìn)式可視秘密分享算法。
　　(1)在所給出的二分湊整設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)之上，本文提出了一個(gè)門(mén)限漸進(jìn)式可視秘密分享方案，在保持無(wú)像素?cái)U(kuò)張的同時(shí)，改進(jìn)了傳統(tǒng)的漸進(jìn)式可視秘密分享不具有一般的門(mén)限的不足。不同于傳統(tǒng)的可視秘密分享，所提方法當(dāng)使用更多的影子圖像的時(shí)候能夠恢復(fù)更清楚的秘密圖像。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析驗(yàn)證了所提

4、方法的安全性和有效性。通過(guò)與已有研究的比較分析顯示了所提方法的優(yōu)點(diǎn)和良好的應(yīng)用前景。
　　(2)在所給出的極大似然估計(jì)(maximum likelihood estimation，MLE)設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)之上，本文提出了無(wú)損恢復(fù)的漸進(jìn)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(jì)實(shí)現(xiàn)基于加法的無(wú)損恢復(fù)的(1, k, n)漸進(jìn)式秘密分享，改進(jìn)了傳統(tǒng)

5、的漸進(jìn)式秘密分享有損恢復(fù)的問(wèn)題。所提方法滿(mǎn)足P(l, k, n)門(mén)限（l=1）：當(dāng)影子圖像少于l個(gè)時(shí)，得不到任何秘密信息；當(dāng)影子圖像少于k個(gè)多于或等于l個(gè)時(shí)，能夠得到漸進(jìn)的秘密信息，影子圖像越多視覺(jué)質(zhì)量越好；當(dāng)影子圖像少于或等于n個(gè)多于或等于k個(gè)時(shí)，能夠無(wú)損恢復(fù)秘密信息。
　　(3)在所給出的信息量最大化設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)之上，本文提出了一個(gè)基于布爾操作和隨機(jī)網(wǎng)格(random grids，RG)的具有多解密能力的漸進(jìn)式秘密分享，改進(jìn)

6、了傳統(tǒng)的多解密能力的可視秘密分享視覺(jué)質(zhì)量較低以及不能對(duì)一般的門(mén)限無(wú)損恢復(fù)的問(wèn)題?；謴?fù)秘密圖像時(shí)可以有兩種恢復(fù)方法(OR-based VCS，OVCS以及XOR-based VCS，XVCS)，應(yīng)用較為廣泛。一是不需要計(jì)算設(shè)備直接疊加（stack或superimpose）恢復(fù)，二是需要輕量計(jì)算設(shè)備無(wú)損恢復(fù)。所提方案還具有一些秘密分享的良好性質(zhì)，比如：滿(mǎn)足(k, n)門(mén)限和具有漸進(jìn)性等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的安全性和有效性。
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7、4)在所給出的距離最遠(yuǎn)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(gè)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(jìn)了傳統(tǒng)的影子圖像可理解的可視秘密分享視覺(jué)質(zhì)量較低以及像素?cái)U(kuò)張嚴(yán)重等問(wèn)題。秘密信息像素(secret in