CN111260532A - 隐私图像加密方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN111260532A CN202010024795.5A CN202010024795A CN111260532A CN 111260532 A CN111260532 A CN 111260532A CN 202010024795 A CN202010024795 A CN 202010024795A CN 111260532 A CN111260532 A CN 111260532A
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Abstract

本发明实施例涉及信息安全领域，公开了一种隐私图像加密方法。本发明将原始图像拆分为多个原始图像块，使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块，计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区，根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。本发明还提出一种隐私图像加密电子设备、装置以及计算机可读存储介质。本发明可有效的解决加密隐私图像的加密信息量不多，加密安全性低的问题。

Description

隐私图像加密方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质
技术领域
本发明实施例涉及信息安全领域，特别涉及一种隐私图像加密的方法、电子设备、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
随着社会进步和信息发展，图像信息加密在政治、经济、国防、教育等方面均有广泛应用，目前关于图像信息加密的方式主要有两种，一种是先加密再嵌入隐私图像、二是加密前为隐私图像预留空间再加密。两种加密方式都能起到对隐私图像的保护作用，但发明人发现，第一种虽然安全性得到保证，但隐私图像的信息量往往嵌入不高、第二种虽然隐私图像的信息量的嵌入量得到提升，但安全性较低。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种隐私图像加密方法、电子设备、装置及计算机可读存储介质，有效的解决加密隐私图像的加密信息量不多，加密安全性低的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种隐私图像加密方法，所述方法包括：
将原始图像拆分为多个原始图像块；
使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块；
计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区；
根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。
为了解决上述问题，本发明还提供一种隐私图像加密装置，所述装置包括：
原始图像拆分模块，用于将原始图像拆分为多个原始图像块；
原始图像加密模块，用于使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块；
像素差计算模块，用于计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区；
隐私图像嵌入模块，用于根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；及
处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的隐私图像加密方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的隐私图像加密方法。
本发明将原始图像拆分为多个原始图像块，并对原始图像块进行加密得到加密图像块，通过计算加密图像块的像素差得到像素差不大的平滑图像区，将隐私图像的像素替换掉平滑图像区的像素，由于原始图像块的平滑图像区对于原始图像块的影响不大，且可携带大量的隐私图像的信息量，提高了加密隐私图像的加密信息量，同时通过预设的图像压缩规则压缩隐私图像，进一步提高加密隐私图像的加密信息量；整个加密阶段包括异或加密及流密码，并将隐私图像隐藏在原始图像内，提高了加密安全性。
优选地，所述使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块，包括：
将所述原始图像块其中一组对角线内的每个像素值转化为原始固定比特值；
将所述原始图像块中另一组对角线内的每个像素值转化为原始随机比特值；
根据流密码方式，对所述原始固定比特值和所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块。
本发明在加密原始图像块前，将原始图像块的像素值变为原始固定比特值和原始随机比特值，并对原始固定比特值和原始随机比特值进行异或加密操作，提高了加密的安全性。
优选地，所述对所述原始固定比特值和所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块，包括：
根据排列组合原理，分别对所述原始固定比特值和所述原始随机比特值进行异或操作得到标准固定比特值和初级随机比特值；
计算所述标准固定比特值和所述初级随机比特值的比特位差值；
根据所述比特位差值，使用预构建的密钥填充所述初级随机比特值得到标准随机比特值，汇集所述标准固定比特值和所述标准随机比特值得到所述加密图像块。
本发明将原始随机比特值的部分比特位数据用预构建的密钥填充，方便后续隐私图像像素的嵌入，且原始随机比特值的部分比特位数据可填充更多的隐私图像图像，提高了加密隐私图像的加密信息量。
优选地，所述计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，包括：
计算所述加密图像块内标准随机比特值之间的像素差；
判断所述像素差是否大于预设的像素差阈值；
若所述像素差大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为复杂图像区，若所述像素差不大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为平滑图像区。
优选地，所述将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区，包括：
遍历出所述平滑图像区内的标准随机比特值；
用所述隐私图像其中一部分像素集替换所述平滑图像区内的标准随机比特值内其中一个比特位的值，直至替换完成得到所述隐私图像区。
优选地，所述根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区，包括：
提取所述复杂图像区和所述隐私图像区所有的标准随机比特值的得到标准随机比特值组；
根据所述标准随机比特值组构建二进制矩阵；
压缩所述二进制矩阵得到可填充比特位数，将所述隐私图像另一部分像素集填充至所述可填充比特位数内。
优选地，所述方法还包括：
接收解密密钥，判断所述解密密钥的类别；
若所述解密密钥为原始图像解密密钥，根据所述原始图像解密密钥解密得到所述原始图像；
若所述解密密钥为隐私图像解密密钥，根据所述隐私图像解密密钥解密得到所述隐私图像。
附图说明
多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明第一实施例提供的隐私图像加密方法流程示意图；
图2为本发明第一实施例提供的隐私图像加密方法中2×2的原始图像块示意图；
图3为本发明第二实施例提供的隐私图像加密方法中S2的详细实施流程示意图；
图4为本发明第二实施例提供的隐私图像加密方法中像素差计算的详细实施流程示意图；
图5为本发明第三实施例提供的隐私图像加密方法中S4的详细实施流程示意图；
图6为本发明实施例提供的隐私图像加密装置的模块示意图；
图7为本发明实施例提供的实现隐私图像加密方法的电子设备的内部结构示意图；
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的实施方式涉及一种隐私图像加密方法，本实施方式的核心在于对原始图像块进行加密得到加密图像块，通过计算加密图像块的像素差，将隐私图像嵌入至所述加密图像块完成隐私图像加密，从而有效的解决加密隐私图像的加密信息量不多，加密安全性低的问题。下面对本实施方式的隐私图像加密实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
参阅图1所示，图1是本发明第一实施方式中隐私图像加密的流程图，包括：
S1、获取原始图像和隐私图像，将所述原始图像拆分为多个原始图像块。
隐私图像是处于某种原因不愿对外公开的图像，如公司A斥巨资购买公司B的核心生产技术，公司B在保证核心生产技术不对外公开的情况下，将核心生产技术图片安全发送至公司A，则因此需要将核心生产技术图片进行加密操作，其中核心生产技术图片即为隐私图片。
若简单的对隐私图片进行加密操作，则加密的安全性较低，因此本发明较佳地先获取一个加密容器，将隐私图片内嵌入至加密容器可提高安全性，其中加密容器一般可为图片，即S1所述的原始图像，如上述核心生产技术图片为隐私图片，将公司A高层与公司B高层的合影图片作为原始图像。
详细地，所述将所述原始图像拆分为多个原始图像块，包括：计算所述原始图像的像素排列规格，根据所述原始图像的像素排列规格对所述原始图像进行拆分得到多个原始图像块。
其中每个原始图像块的像素为n*n，n为偶数，如上述合影图片的像素排列规格为M*N，为了提高对核心生产技术图片的安全性，将合影图片拆分为2×2的原始图像块，即每个原始图像块包括4个像素，每个像素按照正方形形式排列，可参阅图2关于2×2原始图像块示意图所示，其中对角线的像素都用相同的符号进行标记，如图2分别用圆心和矩形的符号。
S2、使用预先构建的流密码及异或加密操作，对所述原始图像块进行加密得到加密图像块。
详细地，所述S2可参阅图3详细实施流程示意图所示包括：
S21、将所述原始图像块其中一组对角线内的每个像素值都转化为原始固定比特值；
S22、将所述原始图像块中另一组对角线内的每个像素值都转化为原始随机比特值；
S23、根据流密码方式，对每组所述原始固定比特值和每组所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块。
进一步地，所述转化为原始固定比特值的转换方式为：
Figure BDA0002362064040000051
其中，
Figure BDA0002362064040000052
表示所述原始图像块内的像素，(x,y)表示所述原始图像块内的像素的位置，i,j表示所述原始图像块的索引，如上述2×2的原始图像块共包括Bi,j (0,0),Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)和Bi,j (1,1)四个像素，Bi,j (0,0)表示2×2排列形式内左上角的像素，Bi,j (1,1)表示2×2排列形式内右下角的像素，且Bi,j (0,0)Bi,j (1,1)构成对角线像素，以此类推Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)构成对角线像素，
Figure BDA0002362064040000053
表示坐标为(x,y)的原始图像块内的像素转化成的原始固定比特值，u表示所述原始固定比特值的比特位数，一般取值为8。
如Bi,j (0,0)Bi,j (1,1)构成对角线像素，且选择Bi,j (0,0),Bi,j (1,1)两个像素转化为原始固定比特值，u值固定为8，则另外一组对角线像素Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)转化为原始随机比特值，所述原始随机比特值即u值不确定，且原始随机比特值的比特位一定小于原始固定比特值的比特位。
因此进一步地，所述转化为原始随机比特值的转换方式为：
Figure BDA0002362064040000054
其中，f为原始随机比特值的比特位，且f小于u。
进一步地，所述对每组所述原始固定比特值和每组所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块，包括：根据排列组合原理，分别对每组所述原始固定比特值和每组所述原始随机比特值进行异或操作得到标准固定比特值和初级随机比特值，计算所述标准固定比特值和所述初级随机比特值的比特位差值，根据所述比特位差值，使用预构建的密钥填充所述初级随机比特值得到标准随机比特值，汇集所述标准固定比特值和所述标准随机比特值得到所述加密图像块。
详细地，所述异或操作为：
Figure BDA0002362064040000061
其中，
Figure BDA0002362064040000062
表示异或运算，
Figure BDA0002362064040000063
表示标准固定比特值或初级随机比特值，Ψ1表示原始固定比特值内的像素的位置和比特位数，Ψ2表示所述原始随机比特值内的像素的位置和比特位数。
如上述2×2的原始图像块共包括Bi,j (0,0),Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)和Bi,j (1,1)四个像素，Bi,j (0,0),Bi,j (1,1)两个像素转化为原始固定比特值，Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)转化为原始随机比特值，通过两两之间的排列组合进行异或操作，Bi,j (0,0),Bi,j (1,1)两个像素转化为标准固定比特值，Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)转化为初级随机比特值，且标准固定比特值的比特位数依然为8，而初级随机比特值的比特位数小于8，若为4的话，则需初级随机比特值的比特位差值为4，因此需要对初级随机比特值剩余的4个比特位进行加密填充，本发明使用预构建的密钥填充所述初级随机比特值剩余的4个比特位，所述密钥Ai,j可采用一种二进制随机序列，填充方法如下所示：
Figure BDA0002362064040000064
其中，
Figure BDA0002362064040000065
表示按位取反操作，如当f＝7时，
Figure BDA0002362064040000066
则按位取反时
Figure BDA0002362064040000067
Ψ3表示所述原始随机比特值内的像素的位置和剩余比特位数，Ψ1,Ψ2,Ψ3三者的关系如下所示：
Ψ1＝{(x,y,u)|(x,y)∈其中一组对角线像素的坐标and u＝0,1,2,…,7}
Ψ2＝{(x,y,f)|(x,y)∈其中另一组对角线像素的坐标and f＝0,1,2,…,t},其中t＜7Ψ3＝{(x,y,f)|(x,y)∈其中另一组对角线像素的坐标and f＝t+1,t+2,…,7},其中t＜7
进一步地，汇集每组标准固定比特值和每组标准随机比特值得到加密图像块，如上述公司A高层与公司B高层的合影图片被拆分100个原始图像块，则计算后可得到100个加密图像块。
S3、计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区。
详细地，所述计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，可参阅4像素差计算的详细实施流程示意图，包括：
S31、计算所述加密图像块内标准随机比特值之间的像素差；
S32、判断所述像素差是否大于预设的像素差阈值；
S33、若所述像素差大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为复杂图像区；
S34、若所述像素差不大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为平滑图像区。
如上述公司A高层与公司B高层的合影图片计算后得到100个加密图像块，分别对每个加密图像块执行S3的操作后得到37个复杂图像区、63个平滑图像区。
进一步地，所述将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区，包括：遍历出所述平滑图像区内的标准随机比特值，用所述隐私图像其中一部分像素集替换所述平滑图像区内的标准随机比特值其中一个比特位的数字，直至替换完成得到隐私图像区。
较佳地，替换所述其中一个比特位的数字一般为所述预构建的密钥填充所在的比特位，如上得到63个平滑图像区时，对第一个平滑图像区遍历出2个标准随机比特值，每个标准随机比特值的位数都为8，其中最高的4位是通过S2中所述填充得到，因此在最高的4为中选择一个比特位被替换，如选择最高位替换成核心生产技术图片的像素值。
S4、根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。
详细地，所述根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区，可参阅图5详细实施流程示意图所示，包括：
S41、提取所述复杂图像区和所述隐私图像区所有的标准随机比特值的得到标准随机比特值组；
S42、根据所述标准随机比特值组构建二进制矩阵；
S43、压缩所述二进制矩阵得到可填充比特位数，将所述隐私图像另一部分像素集填充至所述可填充比特位数内。
如从上述37个复杂图像区、63个隐私图像区中都提取出标准随机比特值，进一步地根据S2所述，较佳地提取出37个复杂图像区、63个隐私图像区中标准随机比特值内0-t位的比特值，将所述0-t位的比特值分成k组，每组为v(1,q1),v(2,q2),…v(i,qi),…,v(k,qk)，qi表示第i组内所包括的比特值个数。
进一步地，所述二进制矩阵为：
M＝[I,Q]
其中，M为所述二进制矩阵，I是为所述二进制矩阵的单位矩阵，Q是为随机二进制矩阵。
所述压缩所述二进制矩阵得到可填充比特位数的压缩公式如下：
Figure BDA0002362064040000081
其中，s为所述可填充比特位数。
S5、接收解密密钥，判断所述解密密钥是否为原始图像解密密钥。
S6、若所述解密密钥为原始图像解密密钥，根据所述原始图像解密密钥解密得到所述原始图像。
详细地，若所述解密密钥为原始图像解密密钥，根据S2的加密过程反向解密即可，但由于S2过程中对原始图像进行了异或运算，且在嵌入隐私图像时，用隐私图像其中一部分像素集替换原始图像内部分比特位的数字，因此当对原始图像进行解密时，还原的图像为所述原始图像的近似图像。
较佳地，还原替换原始图像内部分比特位的数字可采用八邻域像素平均值方法，即先从原始图像中选择与被替换像素相邻的八个像素值，取八个像素值的平均值作为被替换像素的像素值。
S7、若所述解密密钥为隐私图像解密密钥，根据所述隐私图像解密密钥解密得到所述隐私图像。
若所述解密密钥为隐私图像解密密钥，根据S3的所述像素差阈值寻找平滑图像区，还原所述平滑图像区中被替换的像素值，依次类推，根据所述二进制矩阵中被压缩的比特值还原得到像素值，进而得到隐私图像。
如图6所示，是本发明隐私图像加密装置的功能模块图。
本发明所述隐私图像加密装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述隐私图像加密装置可以包括原始图像拆分模块101、原始图像加密模块102、像素差计算模块103和隐私图像嵌入模块104。本发所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
原始图像拆分模块101，用于原始图像拆分模块，用于将原始图像拆分为多个原始图像块。
原始图像加密模块102，用于使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块。
像素差计算模块103，用于计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区。
隐私图像嵌入模块104，用于根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。
本申请所提供的装置中的模块能够在使用时基于与上述的隐私图像加密方法，在于对原始图像块进行加密得到加密图像块，通过计算加密图像块的像素差，将隐私图像嵌入至所述加密图像块完成隐私图像加密，其在具体运行时可以取得上述的方法实施例一样的技术效果，即有效的解决加密隐私图像的加密信息量不多，加密安全性低的问题。
如图7所示，是本发明实现隐私图像加密方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器12、存储器11和总线，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器12上运行的计算机程序。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如：SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(SecureDigital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如隐私图像加密程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器12在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器12是所述电子设备的控制核心(Control Unit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块(例如执行隐私图像加密程序等)，以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器12等之间的连接通信。
图7仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图7示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
进一步地，所述电子设备1还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器(Display)、输入单元(比如键盘(Keyboard))，可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的请求隐私图像加密程序12是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
步骤一、获取原始图像和隐私图像，将所述原始图像拆分为多个原始图像块。
隐私图像是处于某种原因不愿对外公开的图像，如公司A斥巨资购买公司B的核心生产技术，公司B在保证核心生产技术不对外公开的情况下，将核心生产技术图片安全发送至公司A，则因此需要将核心生产技术图片进行加密操作，其中核心生产技术图片即为隐私图片。
若简单的对隐私图片进行加密操作，则加密的安全性较低，因此本发明较佳地先获取一个加密容器，将隐私图片内嵌入至加密容器可提高安全性，其中加密容器一般可为图片，即S1所述的原始图像，如上述核心生产技术图片为隐私图片，将公司A高层与公司B高层的合影图片作为原始图像。
详细地，所述将所述原始图像拆分为多个原始图像块，包括：计算所述原始图像的像素排列规格，根据所述原始图像的像素排列规格对所述原始图像进行拆分得到多个原始图像块。
其中每个原始图像块的像素为n*n，n为偶数，如上述合影图片的像素排列规格为M*N，为了提高对核心生产技术图片的安全性，将合影图片拆分为2×2的原始图像块，即每个原始图像块包括4个像素，每个像素按照正方形形式排列，可参阅图2关于2×2的原始图像块排列形式所示，其中对角线的像素都用相同的符号进行标记，如图2分别用圆心和矩形的符号。
步骤二、使用预先构建的流密码及异或加密操作，对所述原始图像块进行加密得到加密图像块。
详细地，所述步骤二包括：将所述原始图像块其中一组对角线内的每个像素值都转化为原始固定比特值，将所述原始图像块中另一组对角线内的每个像素值都转化为原始随机比特值，根据流密码方式，对每组所述原始固定比特值和每组所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块。
进一步地，所述转化为原始固定比特值的转换方式为：
Figure BDA0002362064040000111
其中，
Figure BDA0002362064040000112
表示所述原始图像块内的像素，(x,y)表示所述原始图像块内的像素的位置，i,j表示所述原始图像块的索引，如上述2×2的原始图像块共包括Bi,j (0,0),Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)和Bi,j (1,1)四个像素，Bi,j (0,0)表示2×2排列形式内左上角的像素，Bi,j (1,1)表示2×2排列形式内右下角的像素，且Bi,j (0,0)Bi,j (1,1)构成对角线像素，以此类推Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)构成对角线像素，
Figure BDA0002362064040000113
表示坐标为(x,y)的原始图像块内的像素转化成的原始固定比特值，u表示所述原始固定比特值的比特位数，一般取值为8。
如Bi,j (0,0)Bi,j (1,1)构成对角线像素，且选择Bi,j (0,0),Bi,j (1,1)两个像素转化为原始固定比特值，u值固定为8，则另外一组对角线像素Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)转化为原始随机比特值，所述原始随机比特值即u值不确定，且原始随机比特值的比特位一定小于原始固定比特值的比特位。
因此进一步地，所述转化为原始随机比特值的转换方式为：
Figure BDA0002362064040000114
其中，f为原始随机比特值的比特位，且f小于u。
进一步地，所述对每组所述原始固定比特值和每组所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块，包括：根据排列组合原理，分别对每组所述原始固定比特值和每组所述原始随机比特值进行异或操作得到标准固定比特值和初级随机比特值，计算所述标准固定比特值和所述初级随机比特值的比特位差值，根据所述比特位差值，使用预构建的密钥填充所述初级随机比特值得到标准随机比特值，汇集所述标准固定比特值和所述标准随机比特值得到所述加密图像块。
详细地，所述异或操作为：
Figure BDA0002362064040000121
其中，
Figure BDA0002362064040000122
表示异或运算，
Figure BDA0002362064040000123
表示标准固定比特值或初级随机比特值，Ψ1表示原始固定比特值内的像素的位置和比特位数，Ψ2表示所述原始随机比特值内的像素的位置和比特位数。
如上述2×2的原始图像块共包括Bi,j (0,0),Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)和Bi,j (1,1)四个像素，Bi,j (0,0),Bi,j (1,1)两个像素转化为原始固定比特值，Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)转化为原始随机比特值，通过两两之间的排列组合进行异或操作，Bi,j (0,0),Bi,j (1,1)两个像素转化为标准固定比特值，Bi,j (0,1),Bi,j (1,0)转化为初级随机比特值，且标准固定比特值的比特位数依然为8，而初级随机比特值的比特位数小于8，若为4的话，则需初级随机比特值的比特位差值为4，因此需要对初级随机比特值剩余的4个比特位进行加密填充，本发明使用预构建的密钥填充所述初级随机比特值剩余的4个比特位，所述密钥Ai,j可采用一种二进制随机序列，填充方法如下所示：
Figure BDA0002362064040000124
其中，
Figure BDA0002362064040000125
表示按位取反操作，如当f＝7时，
Figure BDA0002362064040000127
则按位取反时
Figure BDA0002362064040000126
Ψ3表示所述原始随机比特值内的像素的位置和剩余比特位数，Ψ1,Ψ2,Ψ3三者的关系如下所示：
Ψ1＝{(x,y,u)|(x,y)∈其中一组对角线像素的坐标and u＝0,1,2,…,7}Ψ2＝{(x,y,f)|(x,y)∈其中另一组对角线像素的坐标and f＝0,1,2,…,t},其中t＜7Ψ3＝{(x,y,f)|(x,y)∈其中另一组对角线像素的坐标and f＝t+1,t+2,…,7},其中t＜7
进一步地，汇集每组标准固定比特值和每组标准随机比特值得到加密图像块，如上述公司A高层与公司B高层的合影图片被拆分100个原始图像块，则计算后可得到100个加密图像块。
步骤三、计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区。
详细地，所述计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，包括：计算所述加密图像块内标准随机比特值之间的像素差，判断所述像素差是否大于预设的像素差阈值，若所述像素差大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为复杂图像区，若所述像素差不大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为平滑图像区。
如上述公司A高层与公司B高层的合影图片计算后得到100个加密图像块，分别对每个加密图像块执行S3的操作后得到37个复杂图像区、63个平滑图像区。
进一步地，所述将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区，包括：遍历出所述平滑图像区内的标准随机比特值，用所述隐私图像其中一部分像素集替换所述平滑图像区内的标准随机比特值其中一个比特位的数字，直至替换完成得到隐私图像区。
较佳地，替换所述其中一个比特位的数字一般为所述预构建的密钥填充所在的比特位，如上得到63个平滑图像区时，对第一个平滑图像区遍历出2个标准随机比特值，每个标准随机比特值的位数都为8，其中最高的4位是通过步骤二中所述填充得到，因此在最高的4为中选择一个比特位被替换，如选择最高位替换成核心生产技术图片的像素值。
步骤四、根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。
详细地，所述将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区，包括：提取所述复杂图像区和所述隐私图像区所有的标准随机比特值的得到标准随机比特值组，根据所述标准随机比特值组构建二进制矩阵，压缩所述二进制矩阵得到可填充比特位数，将所述隐私图像另一部分像素集填充至所述可填充比特位数内。
如从上述37个复杂图像区、63个隐私图像区中都提取出标准随机比特值，进一步地根据步骤二所述，较佳地提取出37个复杂图像区、63个隐私图像区中标准随机比特值内0-t位的比特值，将所述0-t位的比特值分成k组，每组为v(1,q1),v(2,q2),…v(i,qi),…,v(k,qk)，qi表示第i组内所包括的比特值个数。
进一步地，所述二进制矩阵为：
M＝[I,Q]
其中，M为所述二进制矩阵，I是为所述二进制矩阵的单位矩阵，Q是为随机二进制矩阵。
所述压缩所述二进制矩阵得到可填充比特位数的压缩公式如下：
Figure BDA0002362064040000141
其中，s为所述可填充比特位数。
步骤五、接收解密密钥，判断所述解密密钥是否为原始图像解密密钥。
步骤六、若所述解密密钥为原始图像解密密钥，根据所述原始图像解密密钥解密得到所述原始图像。
详细地，若所述解密密钥为原始图像解密密钥，根据步骤二的加密过程反向解密即可，但由于步骤二过程中对原始图像进行了异或运算，且在嵌入隐私图像时，用隐私图像其中一部分像素集替换原始图像内部分比特位的数字，因此当对原始图像进行解密时，还原的图像为所述原始图像的近似图像。
较佳地，还原替换原始图像内部分比特位的数字可采用八邻域像素平均值方法，即先从原始图像中选择与被替换像素相邻的八个像素值，取八个像素值的平均值作为被替换像素的像素值。
步骤七、若所述解密密钥为隐私图像解密密钥，根据所述隐私图像解密密钥解密得到所述隐私图像。
若所述解密密钥为隐私图像解密密钥，根据步骤三的所述像素差阈值寻找平滑图像区，还原所述平滑图像区中被替换的像素值，依次类推，根据所述二进制矩阵中被压缩的比特值还原得到像素值，进而得到隐私图像。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。***权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种隐私图像加密方法，其特征在于，所述方法包括：
将原始图像拆分为多个原始图像块；
使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块；
计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区；
根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。
2.根据权利要求1所述的隐私图像加密方法，其特征在于，所述使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块，包括：
将所述原始图像块其中一组对角线内的每个像素值转化为原始固定比特值；
将所述原始图像块中另一组对角线内的每个像素值转化为原始随机比特值；
根据流密码方式，对所述原始固定比特值和所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块。
3.根据权利要求2所述的隐私图像加密方法，其特征在于，所述对所述原始固定比特值和所述原始随机比特值进行异或加密操作得到加密图像块，包括：
根据排列组合原理，分别对所述原始固定比特值和所述原始随机比特值进行异或操作得到标准固定比特值和初级随机比特值；
计算所述标准固定比特值和所述初级随机比特值的比特位差值；
根据所述比特位差值，使用预构建的密钥填充所述初级随机比特值得到标准随机比特值，汇集所述标准固定比特值和所述标准随机比特值得到所述加密图像块。
4.根据权利要求3所述的隐私图像加密方法，其特征在于，所述计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，包括：
计算所述加密图像块内标准随机比特值之间的像素差；
判断所述像素差是否大于预设的像素差阈值；
若所述像素差大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为复杂图像区，若所述像素差不大于所述像素差阈值，则所述加密图像块为平滑图像区。
5.根据权利要求3至4任意一项所述的隐私图像加密方法，其特征在于，所述将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区，包括：
遍历出所述平滑图像区内的标准随机比特值；
用所述隐私图像其中一部分像素集替换所述平滑图像区内的标准随机比特值内其中一个比特位的值，直至替换完成得到所述隐私图像区。
6.根据权利要求5所述的隐私图像加密方法，其特征在于，所述根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区，包括：
提取所述复杂图像区和所述隐私图像区所有的标准随机比特值的得到标准随机比特值组；
根据所述标准随机比特值组构建二进制矩阵；
压缩所述二进制矩阵得到可填充比特位数，将所述隐私图像另一部分像素集填充至所述可填充比特位数内。
7.根据权利要求1所述的隐私图像加密方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收解密密钥，判断所述解密密钥的类别；
若所述解密密钥为原始图像解密密钥，根据所述原始图像解密密钥解密得到所述原始图像；
若所述解密密钥为隐私图像解密密钥，根据所述隐私图像解密密钥解密得到所述隐私图像。
8.一种隐私图像加密装置，其特征在于，所述装置包括：
原始图像拆分模块，用于将原始图像拆分为多个原始图像块；
原始图像加密模块，用于使用预先构建的流密码及异或加密操作，对多个所述原始图像块进行加密得到对应数量的加密图像块；
像素差计算模块，用于计算所述加密图像块内对角线像素的像素差，根据所述像素差将所述加密图像块分为平滑图像区和复杂图像区，将隐私图像其中一部分像素集嵌入至所述平滑图像区得到隐私图像区；
隐私图像嵌入模块，用于根据预设的图像压缩规则，将所述隐私图像另一部分像素集压缩至所述复杂图像区和所述隐私图像区。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一所述的隐私图像加密方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一所述的隐私图像加密方法。
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