基于压缩感知可逆信息隐藏的有意义图像加密

摘要

本文提出了一种有意义的图像加密方法。通过使用可逆数据隐藏算法（RDH）将秘密图像加密成另外一张有意义图像。从而保证了数据通信中的高隐蔽性，将秘密图像被攻击的可能性减少到一个极低的水平。本文的主要创新在于将RDH应用于压缩感知域(CS)，CS在图像采样、通信和安全中有重要的意义。在加密之后，秘密图像在字典的帮助下被嵌入到宿主图像的稀疏表达矩阵中。嵌入率高达2bpp,这比现有方法效果更好，此外，接收方的算法复杂度也到了极大地减少。

1. 主要贡献

（1）利用RDH-CS实现了图像的有意义加密；
（2）嵌入容量高达2bpp.；
（3）接收方的算法复杂度较低。

2. Introduction-逻辑线条

（1）背景：网络和信息科学发展，带来便利和安全问题；（2）Data hiding：保护信息传输的安全性，从而具有重要意义；（3）缺陷：修改导致载体不可还原；（4）RDH修正了这一缺陷，受到广泛关注；（5）图像加密：众所周知具有高效性；（6）缺陷：加密噪声容易遭受攻击；（7）加密结果为有意义图像解决了上述缺陷，引出视觉安全加密机制（visually secure encryption scheme）（8）介绍RDH方法分类（9）介绍压缩感知以及RDH-CS（10）本文工作和贡献。

3. CS框架

3.1 CS理论

3.2 RDH嵌入条件

4. 提出算法

4.1 嵌入过程

step 1: 明文图像（秘密图像）加密
P和C分别为明文图像及其加密图像，C称为Cipher image 1，密钥为A1,A2,…,AT，加密使用现有任何算法即可；
step 2. 宿主图像的稀疏表达
选择字典D用于压缩宿主图像，
step 3. 在宿主图像的系数向量中嵌入秘密信息

step 4. 生成有意义图像

4.2 提取和重建过程