[發明專利]一種圖像加密方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202011025714.X
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112182610B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 熊建平;朱喜順;馬魯娟;夏未霞;祝蓋林;吳建華
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明實施例公開了一種圖像加密方法、裝置、設備及存儲介質。該方法包括：對明文圖像進行灰度?有限域映射得到第一矩陣；對所述第一矩陣進行初始置換得到第二矩陣；以預設變換矩陣對所述第二矩陣進行矩陣變換得到第三矩陣，所述預設變換矩陣基于置換多項式和預設密鑰生成；基于所述預設密鑰對所述第三矩陣進行DNA后置亂得到密文圖像。本發明實施例采用了獨特的加密方式：基于置換多項式和預設密鑰進行加密，同時采用預設密鑰參與DNA后置亂，該加密方法能夠進一步保證圖像加密的安全性，提高了密文圖像的破解難度。

技術領域

本發明涉及信息安全領域，尤其涉及一種圖像加密方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

信息安全在大數據時代尤其成為一個重要問題和研究熱點，也催生出與之相關的大數據和信息安全產業。許多互聯網大型企業等利用手機上的服務可以追蹤用戶的位置信息。一些知名社交網站被曝泄露千萬級的用戶數據。在如今的大數據時代，數據蘊藏的巨大價值和頻繁的泄露事件提醒著人們需要關注的重大問題——信息安全。

圖像是一種重要的傳輸媒介，許多大數據表現形式為圖像，如地理遙感數據、云端圖像數據庫、跨機構醫學圖像數據庫、圖像視頻大數據等等。雖然圖像也可以看作一維數據流而使用傳統的加密手段加密，但這個過程中忽略了圖像本身的一些特性，比如自相似性、像素之間的相關性、大數據量、高冗余度、實時性要求高等特點。特別是數字圖像因其生動直觀的特點，是目前信息表現的一個重要手段，其安全性受到了廣泛的關注，圖像加密技術已經成為了信息安全領域的一個重要分支。本發明對于服務于深圳地方經濟建設與社會發展，對于圖像信息傳輸過程的信息安全，對于完善圖像加密的理論和實踐，均具有重要意義。

圖像加密可以分別基于空域運算的加密，例如基于混沌或細胞自動機的，和基于變換域運算的加密，例如基于傅里葉變換、分數傅里葉變換、保實分數離散余弦變換的，或基于空域與變換域混合的加密方式。這些類的加密裝置一般均具有線性性質，不利于抵抗已知明文和選擇明文攻擊。考慮到線性變換的局限性，許多學者提出了具有非線性變換的加密技術，例如基于分數梅林變換的非線性圖像加密，保證了加密裝置的非線性。但此類算法雖然有了非線性，但仍然是在復數域或實數域進行的，計算是基于浮點運算的，不可避免會出現有限精度數據表示所帶來的舍入誤差。

在加密數據傳輸時，數據還需要量化。顯然這或多或少會帶來圖像的變質，這種圖像變質，如果視覺上可以接受，在很多情況下是允許的。但在一些特定的應用中，圖像質量的好壞僅憑主觀感覺是不夠的，例如醫學圖像存儲、壓縮、加密、傳輸的過程中，均不允許出現數學意義上的誤差。

為了克服這個缺點，許多基于整數運算的變換，例如整數小波變換，或基于有限域運算的變換被提出并用于圖像加密。在有限域上，因為元素的個數是有限的，自然可以用定點運算，而不是浮點運算，從而保證了沒有運算的舍入誤差。現有技術提出有限域分數傅里葉變換、有限域分數余弦和正弦變換并用于圖像加密，這些變換和圖像加密的一個共同的非常引人的特性就是基于有限域的運算避免了取整誤差(或稱舍入誤差)，從而保證了解密圖像相對于明文圖像是嚴格無失真的。

目前應用于圖像加密的技術手段已經較為穩定，容易被針對性破解、竊取，因此需要在圖像加密方法中引入新的技術手段，以進一步提高圖像加密的安全性和破解難度。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種圖像加密方法、裝置、設備及存儲介質，以在圖像加密方法中引入新的技術手段，以進一步提高圖像加密的安全性和破解難度。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種圖像加密方法，該方法包括：

對明文圖像進行灰度-有限域映射得到第一矩陣；

對所述第一矩陣進行初始置換得到第二矩陣；

以預設變換矩陣對所述第二矩陣進行矩陣變換得到第三矩陣，所述預設變換矩陣基于置換多項式和預設密鑰生成；