随着智能手机及其他各种带有摄像功能设备的普及,数字图像的获取、存储和展现呈现一种“爆炸”状态,但图像泄露等安全事件也屡见不鲜,使得人们对图像数据安全性的重视程度越来越高。可视秘密分享(Visual Secret Sharing,VSS)技术,作为一种简单、有效的保护图像的方式得到了广泛研究。然而大多传统可视秘密分享技术通过叠加的方式解密,解密过程虽然简单,但解密图像只可得到原始秘密图像的部分信息,显然不适用于个人隐私图像、军事图像等需要保护细节的秘密图像,对可视秘密分享无损恢复技术的研究显得越发迫切。本文重点研究可视秘密分享无损恢复技术。针对可视秘密分享无损恢复过程中存在的计算复杂度高且不满足一般门限的问题,提出了基于异或和映射的无损恢复算法,并且在此基础之上实现了具有像素扩张可视秘密分享的无损恢复方法,同时对无损恢复可视秘密分享的同态性质进行了研究。本文主要完成的研究内容和创新点概括如下:第一,提出了一种基于随机网格的具有无损恢复能力的(k,n)门限可视秘密分享方案。利用增大恢复秘密图像有效比特概率的方式提升了恢复图像的视觉质量,通过对部分非生成比特置零的方式在一定程度上解决了恢复图像背景变黑的问题。在此基础上提出了无像素扩张可视秘密分享的通用无损恢复方法。理论分析证明了所提出方案的可行性,仿真实验验证了方案的有效性,并且通过与相关方案的对比进一步说明了所提出的方案具有更好的性质和广泛的应用前景。第二,在给出映射理论的设计原则的基础之上,提出了基于映射理论的可视秘密分享无损恢复方法。所提出的算法首次实现了在少于全部影子图像数量的前提下简单无损恢复秘密图像。并给出了一个新型可视秘密分享的定义,(k,tr,n)门限VSS:少于k个影子图像时不能恢复任何秘密信息;多于k个的影子图像数量可以通过叠加的方式恢复可识别的秘密图像;当影子图像数量大于等于tr并且小于等于n时可以无损恢复秘密图像。第三,针对存在像素扩张的可视秘密分享方法,提出了基于像素归并的无损恢复方法。大多数经典的可视秘密分享方案都存在像素扩张的问题,导致这些算法很难在实际应用中使用,通过像素扩张可视秘密分享的基矩阵可以直接判断出是否具有无损恢复属性,对于具备无损恢复属性的分享方案可通过映射、异或等方式无损恢复成一个扩张后的秘密图像,之后根据扩张系数将多个像素归并为一个像素可实现无损恢复。第四,研究了具有无损恢复属性可视秘密分享的同态性。对可视秘密分享的拓展属性同态性进行了研究,可视秘密分享的同态性指的是对于影子图像的操作与对秘密图像操作的结果是相同的,将操作后的影子进行叠加或者无损恢复得到的结果与直接在秘密图像上操作的效果完全一致。可视秘密分享的同态性可以应用到多个实际场景来解决秘密图像保护的问题,对影子图像进行存储、传输和操作可以很好的保护原始的秘密图像。