[發明專利]一種圖像加密方法和系統

有效

• 申請號: 201811429064.8
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109657483B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 花忠云;金帆;黃荷姣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;H04L9/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明;洪銘福

本發明公開了一種圖像加密方法和系統，包括：S1、標記待處理圖像的待處理區域的尺寸為M×N，輸出三維矩陣E；S2、隨機生成矩陣RA，獲取索引矩陣RO，隨機生成矩陣PA，獲取索引矩陣PO；S3、生成矩陣TA；S4、逐層、逐行地選擇矩陣E中坐標為(RO_r,n,n,PO_n,p)的像素以作為待變換參數；S5、逐層、逐行地將矩陣TA中坐標為(RO_r,n,n,PO_n,p)的值進行排序以獲取向量V，基于向量V處理待變換參數以獲取置亂矩陣D；S6、異或置亂矩陣D以獲取被加密的圖像。系統用于執行方法。本發明通過根據比特位面的數據量確定加密范圍，通過對像素的置換以實現加密化處理，通過對的行、列和層的異或以增加加密安全性，能夠針對重點區域進行處理以獲得理想的針對于高比特位的圖像的加密效果。

技術領域

本發明涉及圖像加密技術領域，尤其是一種圖像加密方法和系統。

背景技術

多媒體的蓬勃發展使得互聯網中圖像、音樂、視頻等多媒體數據急劇增長。數字圖像是互聯網中最常見的一種多媒體數據形式，具有生動直觀，信息豐富等特點。因而是人們傳遞信息的主要形式之一。在這些海量的數字圖像中，很多圖像是私密圖像，如一些軍事、醫療圖像等。因此如何確保這些私密圖像在互聯網中的安全變得十分重要。

流行的圖像加密方案是把圖像數據看成二進制數據，然后使用已有的數據加密技術對圖像進行加密。但是這種方案有很多的局限性，雖然從在數據存儲格式上看，圖像信息和文本信息都是采用二進制流的方式存儲，并無實質性區別，但是圖像的每個像素通常用8或者更多位來表示，使得圖像數據量遠遠超過文本信息。用傳統的文本加密算法來加密圖像導致效率不高。另外，圖像在顏色、紋理、機構等層面具有很多獨有的特征，使得各個數據區域具有很大的相關性和冗余度，而傳統的文本加密沒有考慮到圖像的這些特征，可能會得不到理想的加密結果。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的是提供一種圖像加密方法和系統。

本發明所采用的技術方案是：

一種圖像加密方法，包括步驟：S1、根據比特位面分層待處理圖像，標記待處理圖像的待處理區域的尺寸為M×N，輸出對應的三維矩陣E,E的尺寸為M×N×L，其中，L為位面層數；S2、隨機生成M×N的矩陣RA，獲取對應的索引矩陣RO，隨機生成N×L的矩陣PA，獲取對應的索引矩陣PO；S3、生成與三維矩陣E尺寸一致的矩陣TA，TA_i,j,k＝|RA_i,j-PA_j,k|，其中，i，j，k為三維坐標；S4、逐層、逐行地選擇矩陣E中坐標為(RO_r,n,n,PO_n,p)的像素以作為待變換參數，其中，r∈1～M為行索引，p∈1～L為位面層索引，n∈1～N；S5、逐層、逐行地將矩陣TA中坐標為(RO_r,n,n,PO_n,p)的值進行排序以獲取向量V，基于所述向量V處理對應的待變換參數以獲取置亂矩陣D；S6、異或所述置亂矩陣D以獲取被加密的圖像。

優選的，還包括步驟S0、對初始圖像進行預處理，步驟S0包括：對初始圖像進行二進制處理以得到邊緣圖像，利用連通區域函數過濾出符合閾值的第一區域，對第一區域進行形態處理以獲得待處理圖像。

優選的，步驟S6具體包括：按照行、列和層的順序異或所述置亂矩陣D以獲取被加密的圖像。

優選的，步驟S2具體包括：基于混沌系統或偽隨機數生成器生成M×N的矩陣RA和N×L的矩陣PA，然后對PA的每一列進行排序，得到索引矩陣RO，對PA的每一行進行排序，得到索引矩陣PO。

優選的，對符合閾值的部分進行形態處理具體包括：對第一區域進行腐蝕處理，移除孤立像素，加厚補償以獲得第二區域，第一區域按像素與第二區域，通過求凸包獲得第三區域，度量第三區域的屬性以獲得待處理圖像。