多秘密分享视觉密码研究

视觉密码作为新的秘密共享技术，具有安全、使用简单等特点，可以应用于口令分存、密钥管理、数字水印等群体控制的相关领域，在军事、政治、经济等领域有着广泛的应用前景。针对视觉密码中的多秘密分享问题，本课题依据存取结构与秘密图像之间的关系，提出一种统一的多秘密视觉密码定义，以融合现有两类相对孤立的方案。在此基础上，从多秘密分享视觉密码的代数结构和构造原理入手，提出能有效控制像素扩展和确保恢复效果的设计方法。通过对图像分类并结合其他图像分存技术，构造具有丰富安全机制的多秘密分享视觉密码方案。最后，集成阶段性研究成果，设计并实现一个多秘密分享视觉密码原型系统，为视觉密码的应用奠定基础。

针对视觉密码(VCS)中的多秘密分享问题，本项目依据存取结构与秘密图像之间的关系，将多秘密分享视觉密码(MVCS)分为存取式(AMVCS)和操作式(OMVCS)两类，并以有效控制像素扩展度和确保恢复效果为基本目标，通过深入研究代数结构和设计方法，取得了以下三方面结果：(1)概念统一，(2)方案设计与优化，(3)安全机制。.在第一方面，首先指出门限结构AMVCS存在授权集合模糊的问题，给出了一种门限结构AMVCS的定义，明确了所有参与者集合的直接恢复能力，并设计了相应的构造方案。其次研究发现共享份地位不对等是OMVCS中参与者数量受限的关键所在，设计了一种非遮盖式的OMVCS，实现了共享份的地位对等，为增加操作式方案中参与者的数量确定了思路。最后针对两类方案优势互补却相对孤立的问题，定义了一种新的多秘密分享视觉密码，不仅涵盖了两类方案，而且可以适应授权子集与秘密图像之间的一般关系。在此基础上，结合AMVCS和OMVCS的优点，给出了一种符合定义的实现方案。.在第二方面，针对AMVCS，首先结合单秘密视觉密码的基矩阵设计了基于XOR运算的AMVCS，实现了秘密图像的完全恢复。其次从AMVCS中的像素组合与基矩阵之间的关系入手，研究了逐点分享算法存在的冗余基矩阵问题，提出了一种减小基矩阵规模的压缩算法，能够有效地减小了共享份的存储空间。针对OMVCS，首先从信息无损的概念入手，设计了一种完全恢复的OMVCS。其次以随机数为核心，通过XOR运算构造了一种门限结构下的OMVCS，实现了像素不扩展。.在第三方面，研究设计了具有伪装图像和防欺骗功能的方案，有效地增加了方案的安全机制，在此基础上搭建了具有多种信息安全机制的多秘密分享视觉密码原型系统。