[發明專利]一種基于LBP特征的加密圖像檢索方法

在審

• 申請號: 202010111837.9
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111324766A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 夏志華;王蘭;孫星明
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06F16/583
• 分類號: G06F16/583;G06F16/55;G06F21/60;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發明公開了一種基于LBP(Local Binary Pattern)特征的加密圖像檢索方法，通過顏色模式轉換將彩色RGB圖像轉換成圖像，加密灰度圖像之后再將其外包給云服務器，由云服務器計算加密灰度圖像的LBP值，并提取其加密圖像塊LBP值的局部直方圖，利用k?means聚類算法獲得圖像局部LBP直方圖的聚類中心，應用BOW模型生成全局特征向量，計算加密圖像特征之間的曼哈頓距離，根據距離大小判斷兩幅圖像的相似性，進而檢索出具有明文內容相似的加密圖像。本發明應用圖像所有LBP值的直方圖生成密文圖像的全局特征向量，實現加密圖像檢索，操作簡便易行，不僅減輕了用戶負擔，還具有較好的檢索精度和一定的實用價值。

技術領域

本發明屬于模式識別技術領域，尤其涉及一種基于LBP特征的加密圖像檢索方法。

背景技術

各種移動智能終端的普及和應用，例如：手機、照相機等，使得人們能夠十分便捷地產生大量圖像，但是海量的圖像會耗盡用戶的存儲和計算資源。而云具有大量的存儲和計算資源，非常適合資源有限的用戶外包存儲和處理服務。圖像檢索技術已經被各大云服務器提供商如百度、谷歌等廣泛應用，然而直接在云服務器中檢索明文圖像會帶來用戶隱私問題，例如好萊塢一線女星詹妮弗-勞倫斯的iCloud賬戶曾遭到黑客進犯，導致其高度私密的相片被數百萬互聯網用戶閱讀，這對其工作和生活造成了惡劣影響。因此，為了保護用戶的圖像隱私，圖像在上傳到云服務器之前必須先進行加密，然而圖像加密會使得已有的明文圖像檢索方法不可用。為了解決檢索加密圖像這一問題，云環境中基于內容的圖像檢索技術得到了發展。

當前基于內容的圖像檢索技術分為兩類。一類是基于特征加密的密文圖像檢索方案，這一方案中圖像所有者首先需要從明文圖像中提取特征，然后再分別加密圖像和特征，利用加密特征建立安全索引，特征的加密方法是支持某種相似度距離計算的。最后，圖像所有者將加密的圖像和特征一起外包給云服務器。當用戶需要查詢圖像時，查詢用戶首先從待查詢圖像中提取特征，使用和圖像所有者一樣的加密方法加密查詢特征，生成安全查詢陷門，然后將安全查詢陷門發送給云服務器。云服務器收到查詢陷門后查詢索引，計算查詢圖像與圖像庫圖像之間的距離，根據距離越小圖像越相似的特性檢索出與查詢圖像相似的密文圖像，并將檢索結果返回給查詢用戶，用戶解密圖像并檢索出感興趣的圖像。基于特征加密的方案雖然能夠有效檢索出相近的加密圖像，但是用戶需要承擔計算量巨大的特征提取操作和索引建立操作，這不僅對于資源限制的用戶來說不易實現，同時也難以在真實的場景中部署應用。

另一類是基于加密特征提取的密文圖像檢索方案，方案中圖像所有者僅需要加密圖像，然后將加密后的圖像上傳給云服務器。云服務器收到圖像所有者上傳的密文圖像后提取加密圖像的特征并建立安全查詢索引。當用戶想要查詢圖像時，查詢用戶使用與圖像所有者相同的加密方法加密圖像，并將加密后的查詢圖像上傳給云服務器。云服務器收到加密的查詢圖像后提取查詢圖像的特征，然后搜索建立的索引，將查詢特征與數據庫中的圖像特征進行相似性計算，檢索出與查詢圖像相似的密文圖像并將其返回給查詢用戶。相比于第一類方案，用戶在此類方案中只需要加密圖像，特征提取和索引建立等計算量大的操作均被外包給云服務器，雖然該類方案能夠減輕用戶的計算負擔，但是提取的特征通常非常復雜，特征提取耗時久，通信和計算開銷龐大，成本高。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種基于LBP特征的加密圖像檢索方法，利用加密圖像全局LBP直方圖之間的曼哈頓距離實現密文圖像檢索，方案耗時少，不需要和用戶進行額外交互且具有較好的檢索效果。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于LBP特征的加密圖像檢索方法，包括以下步驟：

S1，將待查詢的彩色RGB圖像轉換成像素灰度值為0～255的灰度圖像，將灰度圖像劃分成若干個不重疊的塊；

S2，對劃分后的灰度圖像進行加密處理，將加密后的查詢圖像上傳至云服務器；