58、基于位平面切片、游程编码和矢量量化混合视觉密码方案的图像传输系统设计

基于位平面切片、游程编码和矢量量化混合视觉密码方案的图像传输系统设计

在当今信息时代，网络上的图像通信量呈指数级增长，因此安全且简单的图像加密技术成为了研究热点。视觉密码方案（VCS）因其简单的加密和解密过程，无需复杂数学计算，成为了图像加密领域的潜在工具。然而，VCS生成的噪声状共享图像存在两大问题：一是传输过程中若被黑客截获并叠加，可能导致秘密泄露；二是加密后数据量增大，增加了传输时间。

1. 研究背景与动机

随着网络信息共享的飞速发展，图像通信占据了重要份额。传统加密技术复杂，而VCS以其简单性脱颖而出。基本的(k, n) – VCS将二进制秘密图像加密为n个噪声状的共享图像，只有堆叠k个或更多共享图像才能揭示秘密。不过，该方案存在像素扩展和图像解密后视觉质量下降的问题，尽管已有诸多研究致力于解决这些问题，但噪声状共享图像仍是设计基于VCS的安全图像传输系统的一大障碍。

2. 材料与方法

• (2, 2) – VCS ：本文采用(2, 2)视觉密码方案生成秘密共享图像。以(2, 2) – QSP基于VCS为例，该方案基于量子信号处理框架，分为输入映射、QSP测量和输出映射三个阶段，可用于各种类型的图像，并生成无扩展的共享图像。
• 位平面切片 ：灰度图像每个像素强度需8位（1字节）存储，范围为0 - 255。通过位平面切片，可将图像分割为多个位平面，每个位平面对应每个像素的一位。本研究利用位平面切片，在不影响图像质量的前提下，从最低有效位（LSB）开始丢弃一个或多个位平面，以减小共享图像的大小。
• 游程编码