[發明專利]一種基于數據打包技術的加密域圖像分割優化方法

有效

• 申請號: 202011197779.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112288757B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 陳德霖;張冬傲;鄭培嘉
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T7/136;G06T1/00;G06F21/60
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明提出一種基于數據打包技術的加密域圖像分割優化方法，涉及加密域圖像分割優化的技術領域，解決了當前圖像分割方法在分割過程中存在空間資源占用大，計算復雜度高的問題，首先隱私服務提供商生成公鑰和私鑰發送至客戶端，并將私鑰發送給圖像分割執行服務器，客戶端對圖像進行加密并進行數據打包，基于數據打包技術實現了計算復雜度及空間資源占用度的降低，提高圖像分割的速度，圖像分割執行服務器與隱私服務提供商之間通過多方安全計算進行交互，獲取加密分割圖像，圖像分割執行服務器將加密分割圖像發送給客戶端解密，加密的圖像僅能由圖像擁有者進行解密，保障了安全隱私。

技術領域

本發明涉及加密域圖像分割優化的技術領域，更具體地，涉及一種基于數據打包技術的加密域圖像分割優化方法。

背景技術

隨著社會經濟的飛速發展，圖像分割技術在我們生活中的應用場景越來越多，包括公安、交通、醫院等領域，提高了公共安全、信息管理的效率。

現有的加密信號處理技術(SPED)為云服務器提供了在保證隱私安全的同時完成大量對圖像數據的處理能力。例如，云服務器可以實現加密圖像水印、去噪和特征提取等工作。邊緣檢測和圖像分割是圖像處理的重要課題之一，然而云計算的場景下進行圖像分割可能會引起隱私泄露問題。從數據收集環節來看，用戶將需要進行圖像分割的高清衛星圖像、醫療影像和交通路況等隱私資源存放在端上。在云環境下進行圖像分割的過程中，客戶端將隱私資源傳送至云服務器上進行邊緣識別，而在這個過程中，由于目前傳輸的數據均為加密數據，因此用戶的隱私數據往往由云服務器或主動或被動地泄露，而這種隱私數據泄露所帶來的潛在的安全風險十分嚴重，可能會被人用于獲利，更甚者被犯罪分子捕獲，并用于非法活動。

當前，Paillier密碼系統和DGK密碼系統是最流行的加性同態加密系統，基于同態加密的圖像分割技術也在被廣泛引用，如2018年3月，張敏情，李天雪，狄富強等人在鄭州大學學報上發表了“基于Paillier同態公鑰加密系統的可逆信息隱藏算法”的文章(50(001)：8-14)，圖像擁有者通過公鑰加密分割后的圖像平面，然后進行組合，中間操作者在密文域下再分割圖像，基于同態乘法將分割后的圖像嵌入后組合，傳輸至圖像接收者解密，在此方法下，中間操作者不需要使用私鑰即可通過同態乘法嵌入數據后組合，而圖像接收者通過安全通道接收到的私鑰解密圖像，非法敵手無法獲取私鑰，使圖像在傳輸分割過程中的隱私安全性得到了保障，但一方面同態加密本身占用的計算資源大，加密域下矩陣運算耗時過長，容易導致尺寸災難，無法滿足實時性要求；另一方面，此方法中雖然借助了安全通道傳遞私鑰，但加密的圖像在解密時非同一人，也會存在隱私泄露的風險。

發明內容

為解決現有基于同態加密的圖像分割方法在分割過程中存在空間資源占用大，計算復雜度高的問題，本發明提出一種基于數據打包技術的加密域圖像分割方法，在保證隱私安全性的同時，降低圖像分割過程中的計算復雜度和空間資源占用度，從而優化分割速度，滿足實時性要求。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

一種基于數據打包技術的加密域圖像分割優化方法，至少包括：

S1.隱私服務提供商生成公鑰pk和私鑰sk，將公鑰pk和私鑰sk均發送至客戶端，并將私鑰sk發送給圖像分割執行服務器；

S2.客戶端利用公鑰pk對圖像進行加密并進行數據打包，壓縮加密圖像尺寸，并將加密打包后的圖像發送至圖像分割執行服務器；

S3.圖像分割執行服務器與隱私服務提供商之間通過多方安全計算及亂碼電路技術進行交互，獲取加密分割圖像；

S4.圖像分割執行服務器將加密分割圖像發送給客戶端，客戶端解密后得到最終邊緣圖像。