[發(fā)明專利]基于遺傳算法的彩色圖像保存縮略圖加密算法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010812431.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN112116672A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柴秀麗;王音景;付江豫;田野;甘志華;路楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T9/00
• 分類號(hào): G06T9/00;G06N3/12
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強(qiáng)

本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的彩色圖像保存縮略圖加密算法。該算法包括：步驟1、對(duì)彩色圖像P進(jìn)行種群初始化處理，得到若干個(gè)初始種群；步驟2、生成5組偽隨機(jī)序列D、E、F、H和I；步驟3、采用D選擇交叉對(duì)象，采用E選擇交叉點(diǎn)，對(duì)交叉對(duì)進(jìn)行交叉操作，得到新的染色體序列A′；步驟4、采用F從A′中選擇變異染色體，采用H選擇變異基因位置，對(duì)變異染色體逐個(gè)變異，直至種群內(nèi)所有染色體均完成變異得到新的種群；步驟5、對(duì)新的種群迭代執(zhí)行步驟2至步驟4，直至完成T輪，結(jié)束當(dāng)前種群的進(jìn)化；繼續(xù)下一個(gè)種群，執(zhí)行步驟2至步驟5，直至完成所有種群的進(jìn)化；步驟6、對(duì)完成進(jìn)化的種群的染色體進(jìn)行解碼，結(jié)合通道信息生成彩色密文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于遺傳算法的彩色圖像保存縮略圖加密算法。

背景技術(shù)

隨著云存儲(chǔ)的發(fā)展，越來(lái)越多人選擇把數(shù)據(jù)上傳到云端，其中就包括大量含隱私信息的圖片數(shù)據(jù)。但云通常是誠(chéng)信又好奇，它能忠實(shí)地做好本職工作，卻又對(duì)明文信息充滿好奇。上傳到云端的數(shù)據(jù)不僅面臨著好奇云的威脅，同時(shí)還面臨著被黑客攻擊竊取的風(fēng)險(xiǎn)，如Facebook頻繁傳出隱私泄露問題，被美國(guó)相關(guān)部門罰款數(shù)十億美元，因此針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)安全隱私的保護(hù)問題迫在眉睫。要保護(hù)圖片中的隱私信息不被泄露，有效的方案就是對(duì)原始圖像進(jìn)行加密，但傳統(tǒng)的完全加密算法得到的密文是一種類噪聲圖像，當(dāng)人們看到這些圖片時(shí)無(wú)法獲得任何有用的信息，機(jī)器學(xué)習(xí)算法也難以從這些類噪聲圖像中獲得有效信息，這使得密文圖像在云端的可用性(預(yù)覽、查詢等)大大降低。因此傳統(tǒng)加密算法已無(wú)法很好地滿足云環(huán)境下對(duì)隱私保護(hù)的需求。

為提高密文圖像的可用性，2015年Wright等人在文獻(xiàn)[1](C.V.Wright,W.Feng,and F.Liu.Thumbnail-Preserving Encryption for JPEG.In Proceedings of the 3rdACM Workshop on Information Hiding and Multimedia Security,June 2015.)提出了保存縮略圖加密算法(Thumbnail Preserving Encryption)簡(jiǎn)稱TPE，先對(duì)明文圖像進(jìn)行分塊，在保證分塊內(nèi)密文像素均值等于塊內(nèi)明文像素均值的前提下，分別對(duì)塊內(nèi)像素加密，通過該算法得到的密文與明文具有相同的縮略圖，這使得用戶可以預(yù)覽上傳到云端的秘密圖像。縮略圖是一種小尺寸圖像，用戶在訪問云端的圖片時(shí)，通常云端會(huì)生成圖片的縮略圖供用戶預(yù)覽，用戶通過它可快速尋找到自己感興趣的圖片，然后根據(jù)縮略圖提供的鏈接獲取到原始圖像信息。文獻(xiàn)[1]提出的TPE方案，使用的是一種基于分塊置亂的方法，它僅僅對(duì)分塊內(nèi)的像素做置亂，未改變?cè)瓐D像的統(tǒng)計(jì)信息，因此無(wú)法抵御統(tǒng)計(jì)學(xué)上的攻擊。2017年Marohn B等人在文獻(xiàn)[2](B.Marohn,C.V.Wright,W.Feng,M.Rosulek,andR.B.Bobba.Approximate Thumbnail Preserving Encryption.In Proceedings of The1st International Workshop on Multimedia Privacy and Security(CCS MPS),October 2017.)中又提出了兩種近似的保存縮略圖算法，該方案中密文塊內(nèi)像素均值與明文塊內(nèi)像素均值只是近似相等，不是理想的TPE方案，并且該方案還放棄了對(duì)密文的完全解密，只能得到近似的解密效果。2019年Tajik K等人在文獻(xiàn)[3](K.Tajik,A.Gunasekaran,R.Dutta,B.Ellis,R.B.Bobba,M.Rosulek,C.V.Wright,and W.Feng.Balancing ImagePrivacy and Usability with Thumbnail-Preserving Encryption.In Proc.Networkand Distributed Systems Security Symposium(NDSS'19),February 2019.)中通過一種“和保存”方案實(shí)現(xiàn)理想的TPE加密(理想TPE方案就是要保證密文與明文塊內(nèi)像素均值相等)，但其給出的方案算法復(fù)雜度高，需要較長(zhǎng)的加密時(shí)間。