影像伪装之视觉密码学种类与理论架构

影像偽裝之視覺密碼學種類與理論架構指導老師：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(Visual

Cryptography)的加解密技術，透過設計好的模型，將機密影像分解成數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，取得機密影像資料。

視覺密碼學興起

資訊隱藏技術有許多種，大略可與密碼學通稱，而視覺密碼學就為其中一種。將一張機密影像加密成n張分享影像，參與機密分享的每個人都可以持有一張分享影像。一群被授權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密訊息，而不被授權的一群人便無法利用分享影像獲得任何機密訊息。

視覺密碼學優缺點視覺密碼學優點

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

2.發展性:透過不同的視覺構成因子呈現方式，將可發展出多種不同的視覺密 碼技術，已達持續研究，防止有心人識破解的疑慮。

3.高安全性:由於視覺密碼學的方法是將機密影像分成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:解密只需將數張分享影像疊合，將使得解密過程，不需執行大量計 算複雜之數學公式，因而具備簡便性。視覺密碼學缺點

容量:所以產生的分享影像大小會比原來的機密影像大上許多倍，尤 其是應用在灰階和彩色影像上，其擴展的倍數更是驚人。

視覺密碼學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

f(x,y)，其中x和y是空間平面座標,在任意一對座標軸(x,y)，f的大小稱為這幅影像在該點的強度(instensity)或灰階(graylevel)。每張數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出許多不同的顏色，以下例說明之。

灰階即假定有一張數位影像是以灰階的方式呈現，則每一個像素可以有256種變化最亮是為白色，以數值255表示之最暗的顏色是為黑色，以數值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塊，而所對應的二維陣列□■■■1000□■□□1011■□■■0100□■■□1001視覺密碼學種類－灰階視覺密碼學種類－半色調(Halftone)利用網點的疏密來表現影像的色階，如亮部網點較疏，暗部網點較密(如圖三)，這種利用網點疏密來模擬色階的方法，就稱之為半色調技術(Halftone)。將具有色階之影像轉換成二元影像，以灰階影像為例(圖三a)，轉換後的半色掉影像(圖三b)每一個像素只有黑色或白色兩種可能。雖然轉換後的影像只有黑白兩色，但由於人類視覺系統無法分辨過小網點而將附近的網點也參考進去，因此利用網點排列的疏密仍然可以模擬出各種不同色階的感覺。視覺密碼學種類－彩色密碼學利用色彩分解技術,可將彩圖分解成CMY，及RGB兩種技術。CMY:印刷呈現色，RGB:顯示器呈現色。彩色密碼學加入偽裝影像在加密時，需要輸入兩張影像，一為機密影像，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，當外人看到偽裝影像會被我們誤導到其他方向，將機密影像保護的更好。223222221220219218217216215214213212211210292827262524232221200全彩機密影像隱藏演算法將影像擴展區塊放大成5x5的區塊大小，就可以使得所能隱藏顏色數量由256色變為全彩，新的擴展區塊權值表如圖所示。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也是經過精心設計的，因此，當掩蓋影像被被攻擊(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，接收端就一定會發覺，不會造成誤用被篡改的資訊。因為亂數的關係，截取者無法偽造機密資訊，因此，資訊的內容仍然是安全的。Stacking結論目前研究大多在於黑白影像的視覺密碼研究，大部分的列印設備在列印灰階影像前都必須經過半色調的轉換，而轉換後的半色調影像又是一個黑白影像，故這樣的影像格式適合利用傳統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，已使得視覺密碼學的應用，可以更多呈現在更廣色層的影像之中

參考文獻

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