一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法及系统

本发明涉及信息隐藏，特别是涉及一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法及系统。

背景技术：

1、现代社会科技迅速发展，信息载体、信息传输方式、信息传输通道越来越丰富，信息安全也越来越受到人们的重视，如何保护信息不被泄露、篡改、非法获取等都具有研究意义。

2、视觉密码学(visual cryptography，vc)根据人类视觉系统特性，将一幅秘密信息图像分解成多幅视觉密钥(visualkey，vk)图像，每一张单独的vk图像表面分布都不含有秘密信息本身，将全部vk图像叠加后可以通过人类视觉系统获取秘密信息。最简单的视觉密码学方案是使用二值黑白图像作为秘密图像，将黑白像素对应分解成2*2的像素块，最终得到两个黑白像素的vk图像。使用灰度图像作为密钥的一种视觉密码学方案则是采集散斑图样作为灰度密钥图像vk1，二值黑白图像作为秘密图像，通过算法获取灰度密钥图像vk2。但是视觉密钥图像的像素值分布容易引起攻击者的注意，即目前视觉密码信息隐藏的安全性仍有待提高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法及系统，提高了视觉信息隐藏的安全性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，包括：

4、将待隐藏信息转换为二值图像；

5、采用视觉密码学的灰度互补算法，将第一视觉密钥图像和所述二值图像生成第二视觉密钥图像；所述第一视觉密钥图像为一个设定尺寸的散射图；

6、将所述第一视觉密钥图像和所述第二视觉密钥图像通过双波长数字全息系统，生成数字全息图；所述双波长数字全息系统是基于马赫-曾德干涉光路搭建的；

7、将所述数字全息图衰减后嵌入宿主图像，得到分享图像。

8、可选地，所述双波长数字全息系统包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、偏振分光棱镜和电荷耦合元件；

9、所述第一分光棱镜用于将入射激光分为第一激光束和第二激光束；所述入射激光包括两种波长的入射光，分别为第一入射光和第二入射光；

10、所述第一激光束依次经过所述第二反射镜、所述第二分光棱镜和所述第三分光棱镜后被所述电荷耦合元件采集后作为参考光；

11、所述偏振分光棱镜用于分离所述第二激光束，得到第三激光束和第四激光束，所述第三激光束为被分离的第一入射光，所述第四激光束为被分离的第二入射光；

12、所述第三激光束依次经过第一反射镜、所述第一视觉密钥图像、所述第二分光棱镜和所述第三分光棱镜被所述电荷耦合元件采集后作为第一物光；

13、所述第四激光束依次经过所述第二视觉密钥图像和所述第三分光棱镜被所述电荷耦合元件采集后作为第二物光；

14、所述电荷耦合元件用于将所述第一物光和所述参考光干涉形成第一全息图，将所述第二物光和所述参考光干涉形成第二全息图，根据所述第一全息图和所述第二全息图生成所述数字全息图。

15、可选地，所述第一视觉密钥图像和所述第二视觉密钥图像到所述电荷耦合元件的衍射距离和所述电荷耦合元件的像元尺寸均为系统密钥。

16、可选地，所述第一入射光和所述第二入射光的波长均为系统密钥。

17、可选地，所述第一入射光的偏振状态为s光，所述第二入射光的偏振状态为p光。

18、可选地，还包括：根据所述分享图像的频谱提取所述待隐藏信息。

19、可选地，根据所述分享图像的频谱提取所述待隐藏信息，具体包括：

20、从所述分享图像的频谱中提取出所述数字全息图的频谱；

21、对所述数字全息图的频谱进行傅里叶变换，得到所述第一视觉密钥图像的1级像和-1级像，以及所述第二视觉密钥图像的1级像和-1级像；

22、对所述第一视觉密钥图像的1级像和-1级像进行逆菲涅尔衍射，得到所述第一视觉密钥图像；

23、对所述第二视觉密钥图像的1级像和-1级像进行逆菲涅尔衍射，得到所述第二视觉密钥图像；

24、将逆菲涅尔衍射得到的所述第一视觉密钥图像和所述第二视觉密钥图像进行非相干叠加得到所述待隐藏信息。

25、可选地，采用视觉密码学的灰度互补算法，将第一视觉密钥图像和所述二值图像生成第二视觉密钥图像，具体包括：

26、初始化一个与所述第一密钥图像尺寸相同的图像，得到一个初始化图像；

27、依次遍历所述二值图像中每个像素点，每个遍历到的像素点对应所述第一密钥图像中一个像素块，若遍历到的像素点的像素值为1，则co＝bo，若遍历到的像素点的像素值为0，则co＝2h-bo；

28、其中，bo表示当前遍历到的像素点对应的所述第一密钥图像中的像素块，co表示所述初始化图像中与bo对应位置的像素块，h为所述第一密钥图像中所有像素的平均灰度值；

29、所述二值图像中像素点遍历结束后，将得到的重新赋值后的初始化图像作为第二视觉密钥图像。

30、本发明还公开了一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏系统，包括：

31、二值图像转换模块，用于将待隐藏信息转换为二值图像；

32、视觉密钥图像确定模块，用于采用视觉密码学的灰度互补算法，将第一视觉密钥图像和所述二值图像生成第二视觉密钥图像；所述第一视觉密钥图像为一个设定尺寸的散射图；

33、数字全息图生成模块，用于将所述第一视觉密钥图像和所述第二视觉密钥图像通过双波长数字全息系统，生成数字全息图；所述双波长数字全息系统是基于马赫-曾德干涉光路搭建的；

34、分享图像生成模块，用于将所述数字全息图衰减后嵌入宿主图像，得到分享图像。

35、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

36、本发明将第一视觉密钥图像和第二视觉密钥图像通过双波长数字全息系统，生成数字全息图；将数字全息图衰减后嵌入宿主图像，得到分享图像，其中分享图像本身不含有秘密信息；通过双波长数字全息系统生成的数字全息图，且在数字全息图中，两张密钥图像叠加相互干扰、以及干涉条纹对密钥图像的干扰都增加了隐藏信息的不可感知性，提高了视觉信息隐藏的安全性。

技术特征：

1.一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，所述双波长数字全息系统包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、偏振分光棱镜和电荷耦合元件；

3.根据权利要求2所述的基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，所述第一视觉密钥图像和所述第二视觉密钥图像到所述电荷耦合元件的衍射距离和所述电荷耦合元件的像元尺寸均为系统密钥。

4.根据权利要求2所述的基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，所述第一入射光和所述第二入射光的波长均为系统密钥。

5.根据权利要求2所述的基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，所述第一入射光的偏振状态为s光，所述第二入射光的偏振状态为p光。

6.根据权利要求1所述的基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，还包括：根据所述分享图像的频谱提取所述待隐藏信息。

7.根据权利要求6所述的基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，根据所述分享图像的频谱提取所述待隐藏信息，具体包括：

8.根据权利要求1所述的基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法，其特征在于，采用视觉密码学的灰度互补算法，将第一视觉密钥图像和所述二值图像生成第二视觉密钥图像，具体包括：

9.一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种基于双波长数字全息编码的信息隐藏方法及系统，涉及信息隐藏技术领域，该方法包括：将待隐藏信息转换为二值图像；采用视觉密码学的灰度互补算法，将第一视觉密钥图像和所述二值图像生成第二视觉密钥图像；所述第一视觉密钥图像为一个设定尺寸的散射图；将所述第一视觉密钥图像和所述第二视觉密钥图像通过双波长数字全息系统，生成数字全息图；所述双波长数字全息系统是基于马赫‑曾德干涉光路搭建的；将所述数字全息图衰减后嵌入宿主图像，得到分享图像。本发明提高了视觉信息隐藏的安全性。

技术研发人员：史祎诗,朱雨丝,米沼锞,祝玉鹏
受保护的技术使用者：中国科学院大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17