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系統識別號 U0002-1308200913390100
中文論文名稱 以隨機網格為基礎之視覺秘密分享模型
英文論文名稱 A Random Grid-based Visual Secret Sharing Model
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊管理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Information Management
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 廖欣音
研究生英文姓名 Hsin-Yin Liao
學號 694520452
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-06-11
論文頁數 67頁
口試委員 指導教授-侯永昌
委員-魏世杰
委員-許慶昇
委員-杜淑芬
中文關鍵字 隨機網格  視覺密碼 
英文關鍵字 Randon Grid  Visual Cryptography 
學科別分類 學科別社會科學管理學
學科別社會科學資訊科學
中文摘要 有別於傳統密碼學,視覺密碼最初是由學者Naor和Shamir 提出的一項與影像分享相關的加解密技術。此項技術結合傳統密碼學與資訊分享的概念,將機密影像經加密後得到 n 張分享投影片,並將分享影像分享給參與者,參與者所拿到的該張分享影像是雜亂無章且無法顯現出任何與原始影像相關的資訊。視覺秘密分享主要精神在於解密時,毋需倚賴任何複雜的數學計算以及大量的電腦運算,亦不需任何密碼學知識,僅需將 k 張分享影像重疊並利用人類視覺系統即可以肉眼辨識、解碼重建出原始影像,進而取得所需的機密訊息。
本研究提出的視覺密碼分享機制,是利用隨機網格的概念配合視覺密碼的原理,將機密影像嵌入偽裝的分享影像中,在分享影像上所看到的內容是偽裝影像資訊,人類的肉眼無法直接辨識出機密影像。當分享影像疊合時,將會凸顯出機密影像的內容,而分享影像會隨疊合而消失。
本研究提出之 8 個模型,其明暗色差的對比度皆達25%~50%,可輕易且清楚地辨別出機密影像的內容。利用隨機網格的概念,分享影像上黑點與白點出現的機率皆透過訂定的隨機網格編碼模型來受到控制。無論機密影像之像素為黑點或白點,在分享影像區塊像素中所呈現之黑與白的機率皆為相同,因此無法從分享影像中察覺出任何與機密影像相關之紋理,以確保機密資訊的隱密性,並徹底地保護機密資訊的內容,進而達到提升機密影像安全性之目的。
英文摘要 Different from Conventional Cryptography, the Visual Cryptography is a image combination of cryptographic techniques proposed by Naor and Shamir. The technology combines traditional cryptography with conception of information sharing, encoding a secret image into N pieces of share images. We show the image with participants who will obtain noise-like, unidentified images which cannot be related to original image. The main spirit of visual secret sharing (VSS) lies in decode process which neither relies on any complicated mathematical measurement, nor a large number of computer operation and knowledge of cryptography. What is needed is to collect k pieces shared images and superimposed them, where the original secret image can be distinguished, decoded, and reconstructed by human visual system.
The Visual Cryptography sharing mechanism we proposed uses the conception of the Random-Grid and cooperates the principle of the Visual Cryptography imbedded the secret images into disguised share images, and the contents look like a disguised image info, which cannot be tell by human visual system directly. When superimposing the shared images, it will display the content of the secret image. Therefore, the information of shared image will vanish with superimposition.
We proposed 8 types of algorithms, and the contrast of chromatic aberration is up to 25%~50%. All of the experimental results distinguish the content of the secret image easily. By using the conception of Random-Grid, the probability of pixel (black or white) on the shared image is controlled via the Random-Grid matrix. No matter what the pixel of secret images is, the probability of black and white pixel appearing in share image is the same. Therefore, it is impossible for one to distinguish any information related to secret image from the shared images in order to ensuring the privacy of secret information, protecting the content of secret information completely, and achieving the goal of improving secret image security.
論文目次 第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究方法 4
1.4 論文架構 5
第二章 文獻探討 7
2.1 資訊分享 7
2.1.1 資訊分享技術 7
2.1.2 有意義的分享 8
2.2 傳統密碼學 8
2.3 視覺密碼 9
2.3.1 視覺秘密分享機制-(k, n) 門檻機制 9
2.3.2 視覺密碼原理 10
2.4 非擴展(Unexpanded)技術 13
2.4.1 Ito提出的像素不擴展之視覺密碼機制 13
2.4.2 侯永昌提出的多點同時加密式的不擴展灰階視覺密碼 15
2.4.3 侯永昌提出的不擴展灰階視覺密碼 16
2.5 其他相關文獻 16
2.5.1 隨機網格(Random grid) 17
2.5.2 Ateniese提出的Extended Schemes for Visual Cryptography 18
2.5.3 Shyu 提出的 Image encryption by random grids 20
第三章 實驗方法 23
3.1 擴展型之視覺密碼 24
3.1.1 模型一 26
3.1.2 模型二 30
3.1.3 模型三 33
3.1.4 模型四 36
3.2 非擴展式之視覺密碼 39
3.2.1 模型五 40
3.2.2 模型六 43
3.2.3 模型七 46
3.2.4 模型八 48
3.3 綜合討論 50
第四章 實驗結果 52
4.1 擴展型之視覺密碼 53
4.2 非擴展式之視覺密碼 58
4.2.1 以一張明圖為偽裝影像之非擴展式之視覺密碼 58
4.2.2 以二張明圖為偽裝影像之非擴展式之視覺密碼 61
第五章 結論與討論 65

圖目錄
圖 1:研究流程圖 5
圖 2:視覺密碼實驗範例圖 12
圖 3:Ateniese提出模型的實驗結果 20
圖 4:實驗用圖 52
圖 5:實驗圖檔組合 53
圖 6:圖檔一實驗結果 55
圖 7:圖檔二實驗結果 56
圖 8:圖檔三實驗結果 57
圖 9:實驗圖檔組合 59
圖 10:圖檔一實驗結果 60
圖 11:圖檔一實驗結果 60
圖 12:圖檔一實驗結果 61
圖 13:實驗圖檔組合 62
圖 14:圖檔一實驗結果 63
圖 15:圖檔二實驗結果 63
圖 16:圖檔三實驗結果 64

表目錄
表 1:黑白視覺模型 12
表 2:侯永昌的不擴展視覺密碼分享模型 16
表 3:Ateniese 所提出的編碼模型 19
表 4:Shyu提出的3個模型 21
表 5:擴充型模型之分配方式和對應編碼表 24
表 6:模型一的編碼模型 28
表 7:模型二的編碼模型 31
表 8:模型三的編碼模型 34
表 9:模型四的編碼模型 37
表 10:模型五的編碼模型 41
表 11:模型六的編碼模型 44
表 12:模型七的編碼模型 47
表 13:模型八的編碼模型 49
表 14:Ito、Ateniese、Shyu與本研究提出之模型比較 50
表 15:實驗比較結果 66
參考文獻 [1] M. Naor, A. Shamir, “Visual Cryptography, “ Advances in Cryptology: Eurpocrypt'94, Lecture Notes in Computer Science, vol. 950, Springer, Berlin, 1995, pp. 1–12.
[2] S. J. Shyu, “Image encryption by random-grids,” Pattern Recognition, Vol. 40,Issue 3, 2007, pp. 1014 - 1031.
[3] O. Kafri, E. Keren, “Encryption of pictures and shapes by random grids, “ Opt. Lett., Vol. 12, No. 6, May 1987, pp. 377–379.
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[5] Ateniese, G., Blundo, C., Santis, A. De, and Stinson, D. R., “Extended capabilities for visual cryptography,” Theoretical Computer Science, Vol. 250, issue 1 - 2, 2001 , pp. 134 - 161.
[6] Zhou, Z., Arce, G. R., and Crescenzo, G. D., “Halftone visual cryptography,” IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 15, issue 8, 2006 , pp. 2441-2453.
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[11] Y.C. Hou, C.Y. Chang, and C.S. Hsu, 2001.6, “Visual Cryptography for Color Images Without Pixel Expansion,” in Proc. of CISST'2001, Vol. I, pp. 239 - 245, Las Vegas, Nevada.
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