影像偽裝之視覺密碼學(xué)種類與理論架構(gòu)

影像偽裝之視覺密碼學(xué)種類與理論架構(gòu)指導(dǎo)老師：梁贊全組長：楊佳榮組員：溫家賢、陳思翰、黃姿敏、孫意盈、蔡宛蓁、林建宏、林昱欣1995年Naor

及Shamir提出了視覺密碼學(xué)(Visual

Cryptography)的加解密技術(shù)，透過設(shè)計好的模型，將機(jī)密影像分解成數(shù)張雜亂無章的分享影像。解密時，只需要將分享影像疊合在一起，透過人類的視覺系統(tǒng)，取得機(jī)密影像資料。

視覺密碼學(xué)興起

資訊隱藏技術(shù)有許多種，大略可與密碼學(xué)通稱，而視覺密碼學(xué)就為其中一種。將一張機(jī)密影像加密成n張分享影像，參與機(jī)密分享的每個人都可以持有一張分享影像。一群被授權(quán)的人將他們所持有的分享影像重疊後，就可以在重疊的影像上看到機(jī)密訊息，而不被授權(quán)的一群人便無法利用分享影像獲得任何機(jī)密訊息。

視覺密碼學(xué)優(yōu)缺點視覺密碼學(xué)優(yōu)點

1.通用性:由於不需要任何工具輔佐解密，且不需具備專業(yè)知識，使一般使用 者均能容易上手。

2.發(fā)展性:透過不同的視覺構(gòu)成因子呈現(xiàn)方式，將可發(fā)展出多種不同的視覺密 碼技術(shù)，已達(dá)持續(xù)研究，防止有心人識破解的疑慮。

3.高安全性:由於視覺密碼學(xué)的方法是將機(jī)密影像分成n個分享影像，解密過 程需將k張(可自訂)分享影像疊合即可還原。

4.簡便性:解密只需將數(shù)張分享影像疊合，將使得解密過程，不需執(zhí)行大量計 算複雜之?dāng)?shù)學(xué)公式，因而具備簡便性。視覺密碼學(xué)缺點

容量:所以產(chǎn)生的分享影像大小會比原來的機(jī)密影像大上許多倍，尤 其是應(yīng)用在灰階和彩色影像上，其擴(kuò)展的倍數(shù)更是驚人。

視覺密碼學(xué)原理視覺密碼的輸出媒體為透明的投影片，所以在黑白影像上的白點我們以透明看待，因此像素之間的重疊具有以下特性：

黑+黑=黑，黑+白=黑，白+黑=黑，白+白=白。一個影像可被定義是一個二維的函數(shù)

f(x,y)，其中x和y是空間平面座標(biāo),在任意一對座標(biāo)軸(x,y)，f的大小稱為這幅影像在該點的強(qiáng)度(instensity)或灰階(graylevel)。每張數(shù)位影像都是由許多點所組合而成的，這些點又稱為像素(pixels)，通常每一個像素可以呈現(xiàn)出許多不同的顏色，以下例說明之。

灰階即假定有一張數(shù)位影像是以灰階的方式呈現(xiàn)，則每一個像素可以有256種變化最亮是為白色，以數(shù)值255表示之最暗的顏色是為黑色，以數(shù)值0表示之介於黑與白之間的顏色稱為灰色，而灰色依明暗的不同可以有254種變化，以數(shù)值254到1來表示之。我們以一個4*4像表所組成的黑白影像區(qū)塊，而所對應(yīng)的二維陣列□■■■1000□■□□1011■□■■0100□■■□1001視覺密碼學(xué)種類－灰階視覺密碼學(xué)種類－半色調(diào)(Halftone)利用網(wǎng)點的疏密來表現(xiàn)影像的色階，如亮部網(wǎng)點較疏，暗部網(wǎng)點較密(如圖三)，這種利用網(wǎng)點疏密來模擬色階的方法，就稱之為半色調(diào)技術(shù)(Halftone)。將具有色階之影像轉(zhuǎn)換成二元影像，以灰階影像為例(圖三a)，轉(zhuǎn)換後的半色掉影像(圖三b)每一個像素只有黑色或白色兩種可能。雖然轉(zhuǎn)換後的影像只有黑白兩色，但由於人類視覺系統(tǒng)無法分辨過小網(wǎng)點而將附近的網(wǎng)點也參考進(jìn)去，因此利用網(wǎng)點排列的疏密仍然可以模擬出各種不同色階的感覺。視覺密碼學(xué)種類－彩色密碼學(xué)利用色彩分解技術(shù),可將彩圖分解成CMY，及RGB兩種技術(shù)。CMY:印刷呈現(xiàn)色，RGB:顯示器呈現(xiàn)色。彩色密碼學(xué)加入偽裝影像在加密時，需要輸入兩張影像，一為機(jī)密影像，也就是想要隱藏的資訊，一為偽裝影像，用來欺騙外人的影像。完成後的密件1可以讓大家輕易看出是偽裝影像，而密件2則是無意義的影像。如此一來，當(dāng)外人看到偽裝影像會被我們誤導(dǎo)到其他方向，將機(jī)密影像保護(hù)的更好。223222221220219218217216215214213212211210292827262524232221200全彩機(jī)密影像隱藏演算法將影像擴(kuò)展區(qū)塊放大成5x5的區(qū)塊大小，就可以使得所能隱藏顏色數(shù)量由256色變?yōu)槿?，新的擴(kuò)展區(qū)塊權(quán)值表如圖所示。彩色影像偽裝

這兩張掩蓋影像都是有意義的影像，以減少截取者的懷疑。在這兩張掩蓋影像上的bitpattern也是經(jīng)過精心設(shè)計的，因此，當(dāng)掩蓋影像被被攻擊(破壞、失真、或添加其他資訊)時，本方法就無法疊合出有意義的機(jī)密影像。但是只要掩蓋影像被人動了手腳，接收端就一定會發(fā)覺，不會造成誤用被篡改的資訊。因為亂數(shù)的關(guān)係，截取者無法偽造機(jī)密資訊，因此，資訊的內(nèi)容仍然是安全的。Stacking結(jié)論目前研究大多在於黑白影像的視覺密碼研究，大部分的列印設(shè)備在列印灰階影像前都必須經(jīng)過半色調(diào)的轉(zhuǎn)換，而轉(zhuǎn)換後的半色調(diào)影像又是一個黑白影像，故這樣的影像格式適合利用傳統(tǒng)黑白視覺密碼方法來製作視覺密碼。由於使用的像素越多，越容易造成隱藏資訊後的容量變大，而使有心人士起疑仍有許多研究，希望透過不同的壓縮技術(shù)，已使得視覺密碼學(xué)的應(yīng)用，可以更多呈現(xiàn)在更廣色層的影像之中

參考文獻(xiàn)

王旭正、張淯閎、陳崇葦、林庭宇“現(xiàn)代視覺鑑定的需求與趨勢”中央警察大學(xué)資訊管理系與清華大學(xué)通訊工程研究所侯永昌、張兆源、林芳助“以半色調(diào)技術(shù)製作彩色視覺密碼”中央大學(xué)資管所智慧型資訊系統(tǒng)研究室馬裕雲(yún)、呂佳益、張哲祥“視覺密碼學(xué)技術(shù)研究與應(yīng)用”逢甲大學(xué)資訊工程學(xué)系專題研究2007蔡昕潔、蔡昕霓“不能說的秘密