[發(fā)明專利]一種密文JPEG圖像的檢索方法及應(yīng)用

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• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112417190A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮齊華;翁健;黃斐然;李佩雅;盧植勛
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: G06F16/58
• 分類號: G06F16/58;G06F21/60
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種密文JPEG圖像的檢索方法，其特征在于，包括下述步驟：

獲取明文圖像及相應(yīng)的DC系數(shù)和AC系數(shù)，對明文圖像進(jìn)行圖像加密，在熵編碼生成比特流是對比特流加密，得到加密的JPEG比特流，并在加密的JPEG比特流中提取特征；

解析密文JPEG比特流提取特征，提取DC系數(shù)和AC系數(shù)的哈夫曼碼直方圖作為特征；

構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將密文圖像的哈夫曼碼直方圖特征輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

輸入待檢索圖像加密后的密文圖，將密文圖的哈夫曼碼直方圖特征輸入到訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸出與待檢索圖像相似的密文圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密文JPEG圖像的檢索方法，其特征在于，所述對明文圖像進(jìn)行圖像加密，先將明文圖從RGB轉(zhuǎn)換成YUV色彩空間，分別對各個(gè)分量進(jìn)行采樣和加密，具體步驟包括：

將圖像分量分割成多個(gè)不重疊的塊并隨機(jī)打亂，對每個(gè)塊做DCT變換和熵編碼；

對塊內(nèi)AC系數(shù)進(jìn)行置亂加密和流加密：

對DC系數(shù)進(jìn)行流加密。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密文JPEG圖像的檢索方法，其特征在于，所述將圖像分量分割成多個(gè)不重疊的塊并隨機(jī)打亂，所述隨機(jī)打亂采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的密鑰流k_B打亂，在量化的時(shí)候采用相同的量化因子。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密文JPEG圖像的檢索方法，其特征在于，所述對塊內(nèi)AC系數(shù)進(jìn)行置亂加密和流加密，具體步驟包括：

塊內(nèi)AC系數(shù)置亂，對熵編碼之前的AC系數(shù)打亂，將AC系數(shù)的VLI碼與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的密鑰流進(jìn)行異或加密。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密文JPEG圖像的檢索方法，其特征在于，所述對DC系數(shù)進(jìn)行流加密，具體步驟包括：

將DC系數(shù)的VLI碼與標(biāo)準(zhǔn)的密鑰流k_D進(jìn)行異或加密，將不同哈夫曼碼的頻率作為密文JPEG圖像的直方圖特征。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密文JPEG圖像的檢索方法，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型采用孿生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括輸入層、全連接層、注意力殘差模塊和輸出層；

所述輸入層設(shè)有第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端用于輸入待檢索密文圖的哈夫曼碼直方圖特征，所述第二輸入端用于輸入存儲的哈夫曼碼直方圖對照特征，在訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中計(jì)算輸出的余弦相似度并進(jìn)行排序；

所述注意力殘差模塊用于訓(xùn)練特征向量的權(quán)重；

所述全連接層的激活函數(shù)采用ReLU激活函數(shù)，所述輸出層激活函數(shù)采用tanh激活函數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密文JPEG圖像的檢索方法，其特征在于，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)損失函數(shù)用輸出的向量做余弦相似度，采用用負(fù)樣本的余弦相似度值減去正樣本的余弦相似度值加上一個(gè)預(yù)設(shè)的閾值。

8.一種密文JPEG圖像的檢索系統(tǒng)，其特征在于，包括：圖像加密模塊、特征提取模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練模塊和圖像檢索模塊；

所述圖像加密模塊用于對明文圖像進(jìn)行圖像加密，獲取明文圖像及相應(yīng)的DC系數(shù)和AC系數(shù)，在熵編碼生成比特流是對比特流加密，得到加密的JPEG比特流，并在加密的JPEG比特流中提取特征；

所述特征提取模塊用于解析密文JPEG比特流提取特征，提取DC系數(shù)和AC系數(shù)的哈夫曼碼直方圖作為特征；

所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建模塊用于構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練模塊用于將密文圖像的哈夫曼碼直方圖特征輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

所述圖像檢索模塊用于將輸入待檢索圖像加密后的密文圖，將密文圖的哈夫曼碼直方圖特征輸入到訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸出與待檢索圖像相似的密文圖像。

9.一種存儲介質(zhì)，存儲有程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述密文JPEG圖像的檢索方法。

10.一種計(jì)算設(shè)備，包括處理器和用于存儲處理器可執(zhí)行程序的存儲器，其特征在于，所述處理器執(zhí)行存儲器存儲的程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述密文JPEG圖像的檢索方法。