CN112040086B - 一种图像加密、解密方法及装置、设备和可读存储介质 - Google Patents

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CN112040086B CN201910478538.6A CN201910478538A CN112040086B CN 112040086 B CN112040086 B CN 112040086B CN 201910478538 A CN201910478538 A CN 201910478538A CN 112040086 B CN112040086 B CN 112040086B
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Abstract

本发明公开了一种图像加密、解密方法及装置、设备和可读存储介质。该图像加密方法包括：根据原始图像中需要加密的图像内容生成二值标记矩阵；使用生成的标记矩阵对原始图像进行标记；采用密钥随机形成加密矩阵，加密矩阵与标记矩阵进行与运算得到掩码矩阵；通过掩码矩阵对标记后的图像进行异或运算，形成加密图像。解密时首先使用异或运算在相应位平面上还原出加密像素标记矩阵，并对所有加密的像素的相应比特平面再次进行异或运算还原图像加密像素内容。通过本发明，用户可以约束部分人对于图像部分内容的访问权限。在条件允许时，用户自己或者被授权的一方通过该受保护的图像还原出原始内容。

Description

一种图像加密、解密方法及装置、设备和可读存储介质
技术领域
本发明涉及信息传输技术，具体涉及一种图像加密、解密方法及装置、设备和可读存储介质。
背景技术
随着数字媒体与互联网技术的发展，个人或者组织机构在网络上发布或者传播图像的现象已变得越来越普遍。特别是云计算的快速进步让越来越多的图像数据被上传到云端存储。这种大数据环境下多用户的访问极大便利了人们的工作与生活。然而将未经处理的原始图片公开或者发送的行为，也存在泄露个人隐私的风险。
为了解决图像隐私内容发布造成的隐私泄露问题，目前一种有效可行的方法在于对图像中敏感部分进行加密处理，例如对相关保护内容进行马赛克添加，或者直接删除敏感内容。这些经过处理的图像往往不可还原，甚至因此导致真实信息的永久性丢失。另一种方法则是对图像全文进行加密，该方法将图像整体作为保护对象，通过密码学方法进行保护。但这又会造成其他非隐私信息的遮盖，影响了非隐私信息的发布。
隐写是一种可以在数字媒体中嵌入秘密信息而不会造成视觉异常的技术。常见的基于图像的隐写主要是在位图图像的像素最低位或者JPEG图像的量化DCT系数最低位上嵌入实现。在提取时，用户可以在此前的嵌入位置上得到嵌入的比特信息。对于图像内容加密，该技术可以将加密位置的信息嵌入图像本身，又不会引起视觉异常。加密者在还原时可以提取该信息完成图像解密。专利文献CN201710203809.8(一种基于RC4算法的图像加密方法)、CN201610856467.5(一种图像加密方法及装置、密钥流生成方法及密钥流生成器)、CN201810067051.4(一种基于超混沌***和多级置乱的图像加密方法)均为图像内容加密发明，但现有这些图像加密方法仅适用于图像整体加密，不适合于图像局部内容加密。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种图像加密、解密方法及装置、设备和可读存储介质，该方法为一种基于隐写的空域图像内容加密算法。通过本发明，用户可以约束部分人对于图像部分内容的访问权限。在条件允许时，用户自己或者被授权的一方通过该受保护的图像还原出原始内容。本发明可将图像内容进行局部加密保护，并且加密位置信息以因袭方式嵌入到图像本身。加密算法运行速度快，加密安全性高。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种图像加密方法，包括：
形成标记元素，所述标记元素用于区分原始图像中需加密内容和无需加密内容；
采用加密密钥随机形成加密序列，加密序列与标记元素进行运算得到加密元素；
通过加密元素对待加密图像进行加密，形成加密图像。
具体的，所述标记元素为二值标记矩阵，若原始图像的空域像素矩阵为Ih×w＝(Ii,j)h×w，则标记矩阵为mh×w＝(mi,j)h×w，当Ii,j为需要加密的像素时mi,j＝1，反之mi,j＝0；
其中i＝1,2,3,…,h且j＝1,2,3,…,w，Ii,j为图像的单个像素，取值在0-255之间，h和w分别为原始图像的高和宽。
具体的，所述加密序列为加密矩阵，使用密钥生成N+1个由随机0和1所组成的二值加密矩阵，依次分别为
Figure BDA0002083060790000031
Figure BDA0002083060790000032
其中参数N为根据图像的单个像素选定的大于0小于8的自然数；
采用标记矩阵将前N个加密矩阵
Figure BDA0002083060790000033
中非加密像素位置所对应的元素清零得到加密元素。
具体的，对前N个加密矩阵分别与标记矩阵采用比特位与运算，得到前N个掩码矩阵，第N+1个加密矩阵不作处理直接形成第N+1个掩码矩阵，N+1个所述掩码矩阵为加密元素。
具体的，包括：将标记元素嵌入原始图像，形成待加密图像。
具体的，采用标记矩阵替换原始图像的单个像素的某一比特位，形成待加密图像。该相比特位由收发双方事先约定。
具体的，采用标记矩阵替换原始图像的单个像素的最低比特位。
具体的，所述标记元素不嵌入原始图像，所述待加密图像为原始图像。具体的，加密时，将加密图像像素矩阵前N个位平面与前N个加密掩码矩阵做异或运算，形成加密图像。
具体的，加密元素与待加密图像进行比特位异或运算，形成加密图像。
具体的，将加密图像像素矩阵的除标记矩阵嵌入的位平面外的N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算，最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，形成加密图像。
具体的，加密图像像素矩阵前N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算，最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，形成加密图像。
具体的，对于待加密图像像素矩阵从高到低数第1，2，…，N，8这N+1个位平面分别与掩码矩阵进行异或运算，如果N小于7，加密后图像像素的第N+1到第7个比特位与加密之前相同，得到加密图像像素矩阵。
具体的，所述参数N优选为3、4、5、6或7。可以保证加密效果。
具体的，将BMP图像的RGB三个颜色通道作为三个图像分别进行加密。
本发明还提供一种图像解密方法，包括：
采用解密密钥形成解密序列；
使用解密序列与标记元素进行运算得到解密元素，所述标记元素为加密时用于区分加密内容和无加密内容的二值标记矩阵；
对加密图像使用解密元素进行解密，得到解密图像。
具体的，所述解密密钥与加密时使用的加密密钥相同，形成的解密序列与加密时形成的加密序列相同。
具体的，所述解密序列为解密矩阵，所述解密密钥生成N+1个由随机0和1所组成的二值解密矩阵；其中参数N为加密时根据图像的单个像素选定的大于0小于8的自然数；
对前N个解密矩阵分别与标记矩阵采用比特位与运算，得到加密时采用的前N个掩码矩阵，第N+1个解密矩阵不作处理即为加密时采用的第N+1个掩码矩阵；
所述N+1个掩码矩阵形成解密元素。
具体的，对加密后的图像像素矩阵分别与掩码矩阵形成的解密元素进行位平面的异或运算，得到解密后的图像像素矩阵。
具体的，使用解密矩阵中的第N+1个矩阵与加密图像时标记矩阵替换的相应比特位平面进行异或运算得到标记矩阵。
本发明还提供一种图像加密装置，所述加密装置包括：
标记单元，所述标记单元生成标记元素，所述标记元素用于区分需加密内容和无需加密内容；
加密密钥，所述加密密钥随机形成加密序列；
计算单元，所述计算单元将加密序列与标记元素进行运算得到加密元素；
加密单元，所述加密单元通过加密元素对待加密图像进行加密，从而形成加密图像。
具体的，所述加密装置还包括：预处理单元，所述预处理单元使用标记元素对原始图像进行标记，形成待加密图像。
本发明还提供一种图像解密装置，所述解密装置包括：
解密密钥，所述解密密钥随机形成解密序列；
计算单元，所述计算单元将解密序列与标记元素进行运算得到解密元素；所述标记元素为加密时用于区分加密内容和无加密内容的二值标记矩阵；
解密单元，所述解密单元对加密图像使用解密元素进行解密，得到解密图像。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
处理器；
存有处理器可执行指令的存储器，其中：
处理器从存储器内读取指令以实现如上所述方法的步骤。
本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
通过本发明，可以实现图像的局部加密，用户可以约束部分人对于图像部分内容的访问权限。在条件允许时，用户自己或者被授权的一方通过该受保护的图像还原出原始内容。本发明相对于现有技术而言，至少还具有以下优点：
(1)本发明可以实现对图像局部内容进行加密保护，无需整体加密；
(2)本发明可以将加密位置信息嵌入到图像本身，解密者只需要获得解密密钥即可解密图像内容；
(3)本发明加密、解密运算速度快，安全性高。
附图说明
图1为本发明的图像加密步骤示意图。
图2为本发明的图像解密步骤示意图。
图3为本发明对原始图像进行标记的过程示意图。
图4为本发明密钥生成随机二值矩阵示意图。
图5为本发明生成掩码矩阵示意图。
图6是本发明加密图像的示意图。
图7是本发明第二实施例的生成的待加密图像示意图。
图8是本发明第二实施例的生成的加密图像示意图。
图9是本发明加密装置的结构示意图。
图10是本发明解密装置的结构示意图。
图11是本发明一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1所示为本发明的图像加密步骤示意图。具体步骤如下。
设需要加密的原始图像的空域像素矩阵为Ih×w＝(Ii,j)h×w，i＝1,2,3,…,h且j＝1,2,3,…,w，其中Ii,j是图像的单个像素，取值在0-255之间；h和w分别为该图像的高和宽。用户需要事先选定参数N的取值，这里N＝1,2,3,…,7中任一值。
生成标记矩阵。该步骤中生成一个标记矩阵mh×w＝(mi,j)h×w，i＝1,2,3,…,h且j＝1,2,3,…,w。当Ii,j为需要加密的像素时令mi,j＝1，反之mi,j＝0。
标记矩阵隐写嵌入原始图像。该嵌入可以是比特位替换，即将图像像素数值中的比特替换为需要嵌入的比特。该步骤中将mi,j替换Ii,j的最低比特位，即将位置标记矩阵mh×w嵌入图像Ih×w中，得到待加密图像。嵌入前后图像基本无变化，将嵌入后的待加密图像记为I′h×w＝(I′i,j)h×w。
根据用户需要事先选定的参数N，使用密钥K生成N+1个掩码矩阵。该步骤使用密钥K生成N+1个由随机0和1所组成的二值矩阵，分别记为
Figure BDA0002083060790000071
进一步地，得到如下N+1个掩码矩阵：
Figure BDA0002083060790000072
Figure BDA0002083060790000073
…
Figure BDA0002083060790000074
Figure BDA0002083060790000075
其中∧为比特位与运算，即上式中该运算将
Figure BDA0002083060790000076
中非加密像素位置所对应的掩码元素清零，得到掩码矩阵即加密元素。
利用掩码矩阵异或运算加密图像。该步骤中对于待加密图像像素矩阵I′h×w＝(I′i,j)h×w从高到低数第1，2，…，N，8这N+1个位平面分别与
Figure BDA0002083060790000077
Figure BDA0002083060790000078
Figure BDA0002083060790000079
进行异或运算，即/>
Figure BDA00020830607900000710
这里/>
Figure BDA00020830607900000711
和/>
Figure BDA00020830607900000712
分别表示待加密图像加密前图像像素I′i,j和加密后图像像素I″i,j从高到低数的第k个比特位，k＝1,2,···,N,8。如果N<7，I″i,j的第N+1到第7个比特位与I′i,j相同，保持不变。最终得到I″h×w＝(I″i,j)h×w为加密图像像素矩阵。将I″h×w存储为图像文件得到最终的加密图像。
图2所示为本发明的图像解密步骤示意图。图像解密的步骤与加密的步骤相反，具体步骤如下。
使用密钥K生成N+1个掩码矩阵。该步骤使用密钥K生成N+1个由随机0和1所组成的二值矩阵，分别记为
Figure BDA0002083060790000081
Figure BDA0002083060790000082
该N+1个矩阵与加密时生成的矩阵完全一致。由于其中
Figure BDA0002083060790000083
因此使用掩码矩阵/>
Figure BDA0002083060790000084
与加密后的图像像素矩阵Ih″×w＝(I″i,j)h×w最低比特位平面进行异或，可得到加密像素标记矩阵mh×w＝{mi,j}h×w，即
Figure BDA0002083060790000085
于是得到比特位平面的掩码矩阵，即解密元素如下：
Figure BDA0002083060790000086
Figure BDA0002083060790000087
…
Figure BDA0002083060790000088
Figure BDA0002083060790000089
利用掩码矩阵异或运算解密图像。该步骤中对于图像像素矩阵Ih″×w＝(I″i,j)h×w从高到低数第1，2，…，N，8这N+1个位平面分别与
Figure BDA00020830607900000810
Figure BDA00020830607900000811
Figure BDA00020830607900000812
进行异或运算，即像素/>
Figure BDA00020830607900000813
这里的/>
Figure BDA00020830607900000814
和/>
Figure BDA00020830607900000815
分别表示加密前像素I′i,j和加密后像素I″i,j从高到低数的第k个比特，k＝1,2,···,N,8。如果N<7，I′i,j的N+1到第7个比特位与I″i,j相同。最终得到I′h×w＝(I′i,j)h×w为解密图像像素矩阵。将I′h×w存储为图像文件得到最终的解密图像。
在上述标记矩阵隐写嵌入原始图像步骤中，也可以采用将加密像素标记矩阵嵌入到其他位平面，实现对原始图像的标记。当标记矩阵嵌入到其他位时，前N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算实现内容加密，而最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，以加密标记信息。以上异或运算完成后，得到加密图像。其它步骤做相应变化。
在上述标记矩阵隐写嵌入原始图像步骤中，也可以独立保存标记矩阵，如果独立保存，则待加密图像为原始图像Ih×w＝(Ii,j)h×w。由于不需要将标记信息嵌入到图像中，因此该加密方法只需要将前N个加密掩码矩阵与前N个位平面做异或即可。其它步骤做相应变化。
利用掩码矩阵异或运算加密图像的步骤中，也可以将待加密图像像素矩阵的其它位平面分别与掩码矩阵进行异或运算，具体的，将加密图像像素矩阵的除标记矩阵嵌入的位平面外的N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算，最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，形成加密图像。本发明的前N个掩码矩阵与最后一个掩码矩阵只是为了表述方便，并不是在实际操作时代表其位置关系。根据实际需要，最后一个掩码矩阵也可以放在第一个，前N个掩码矩阵放在后面，只要保持相应的运算关系即可。为了方便，本发明实施例是将与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算的掩码矩阵放在最后一个。
实施例一
下面以8*8大小彩色BMP图像，选取N＝4为例，将BMP图像的RGB三个颜色通道，加密者将原始图像作为三个图像分别进行加密，以其中一个颜色通道为例，步骤如下：
参见图3，其为采用标记矩阵替换原始图像的单个像素的最低比特位的过程。
生成标记矩阵：加密者根据该BMP图像需要加密的内容所涉及的像素，生成由0和1组成的标记矩阵3a。
将标记矩阵隐写嵌入原始图像的一个颜色通道矩阵3b：收发双方事先约定，加密者将标记矩阵嵌入到图像的最低位(末位)平面中，得到标记后的图像，即待加密图像矩阵3c。
如图4和图5，生成掩码矩阵：加密者使用密钥生成5个随机二值矩阵4a-4e，将前4个加密矩阵4a-4d分别与标记矩阵3a进行与运算得到前4个掩码矩阵5a-5d，最后一个加密矩阵4e不做处理直接形成第5个掩码矩阵5e。
利用掩码矩阵异或运算加密图像：加密者使用掩码矩阵5a-5e分别与待加密图像3c单个像素的第1、2、3、4、8共5个位平面进行异或运算，得到加密图像空域矩阵(如图6)。
经过以上步骤后，RGB三个颜色分量图像都被加密，将三个分量图进行合并并存储为BMP图像为最终的加密图像。
在完成以上加密过程后，加密者可以将该加密图像和密钥发送给解密者。
解密原理基于任何比特位经过两次异或运算后将得到异或前原始值这一特点。图像解密步骤如下：
对于上述已进行了加密的BMP彩色图像，解密者使用加密时的密钥作为解密密钥。对RGB三个通道当作三幅图像分别进行解密。
首先生成掩码矩阵：解密者利用密钥生成5个如图4的解密矩阵(即加密时的加密矩阵)，然后使用其中第5个解密矩阵4e直接与加密后的图像矩阵(图6所示)最低位平面异或可得到加密时的像素标记矩阵3a，进一步利用标记矩阵3a与前四个随机二值解密矩阵4a-4d异或得到解密元素即掩码矩阵图5a-5d。
利用掩码矩阵异或运算解密图像：解密者使用掩码矩阵与图像的最高四个和第8位比特位平面即第1、2、3、4、8共5个位平面进行异或运算，还原出加密前的图像。还原出的图像为标记图像，标记图像与原始图像仅存在最低比特位上的区别。从图像内容上来看，两者的内容差别不可察觉，图像的内容得到了还原。
实施例二
下面以8*8大小彩色BMP图像，选取N＝4为例，将BMP图像的RGB三个颜色通道，加密者将原始图像(与实施例一相同)作为三个图像分别进行加密，以其中一个颜色通道为例，将标记矩阵嵌入到图像的从高向低数第7个位平面，得到标记后的图像，即待加密图像矩阵(如图7)。
对于待加密图像像素矩阵从高到低数第1，2，…，4，7这5个位平面分别与掩码矩阵进行异或运算，加密后图像像素的第5、6、8这三个比特位与加密之前相同，得到加密图像像素矩阵(如图8)。相应地，解密步骤中提取标记矩阵时从第7个位平面提取标记矩阵，即将第5个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面即第7位平面进行异或运算，得到标记矩阵。
解密者使用掩码矩阵与图像的第1、2、3、4、7共5个位平面进行异或运算，还原出加密前的图像。其它步骤与实例一步骤相同。
当标记矩阵嵌入到其他位(这里为第7位)时，第1、2、3、4位平面分别与第1、2、3、4掩码矩阵进行异或运算实现内容加密，而第5个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面即第7位平面进行异或运算，以加密标记信息。
实施例三
本实例将标记矩阵独立保存不嵌入图像中，即不用对原始图像进行标记，不形成如图3所示的待加密图像3c，在该实施例中，待加密图像即为原始图像，直接对如图3所示的原始图像3b与图5所示的掩码矩阵进行异或得到加密图像，加密后将标记矩阵单独发送给解密者。解密者无需进行标记矩阵的提取操作，直接使用标记矩阵与秘钥生成的如图4所示的随机矩阵进行运算获取掩码矩阵，并使用前4个掩码矩阵与加密图像的前4个位平面异或即可得到解密图像。该最终解密图像为原始图像。通过独立保存保存标记矩阵，可以保证解密图像与原始图像完全一致。由于不需要将标记信息嵌入到图像中，因此该加密方法只需要将前4个加密掩码矩阵与前4个位平面做异或即可。采用该方法，秘钥可以只用生成N个二值加密矩阵即可，将N个加密矩阵分别与标记矩阵进行与运算得到N个掩码矩阵。
根据本发明，用户可以约束部分人对于图像部分内容的访问权限。在条件允许时，用户自己或者被授权的一方通过该受保护的图像还原出原始内容。由于加密图像是基于原始图像部分区域的数据加密生成，因此可在保护部分敏感信息的前提下，保证图像其他位置非敏感内容的正常可识别。另外，终端解密图像的数据量也较少，终端解密所需要的时间较短，提高观赏原始图像的实时性，进而提升用户的使用体验。
图9为本发明图像加密装置的结构示意图，该加密装置包括：
标记单元，所述标记单元生成标记元素，所述标记元素用于区分需加密内容和无需加密内容。
预处理单元，所述预处理单元使用标记元素对原始图像进行标记，形成待加密图像。
加密密钥，所述加密密钥随机形成加密序列。
计算单元，所述计算单元将加密序列与标记元素进行运算得到加密元素。
加密单元，所述加密单元通过加密元素对待加密图像进行加密，从而形成加密图像。
密装置也可以不具有预处理单元，即将标记矩阵独立保存不嵌入图像中，不用对原始图像进行标记。
图10为本发明图像解密装置的结构示意图，该解密装置包括：
解密密钥，所述解密密钥随机形成解密序列。
计算单元，所述计算单元将解密序列与标记元素进行运算得到解密元素；所述标记元素为加密时用于区分加密内容和无加密内容的二值标记矩阵。
解密单元，所述解密单元对加密图像使用解密元素进行解密，得到解密图像。
图11是本发明实施例示出的一种电子设备的框图。参见图10，该电子设备可以为加密设备或解密设备。加密设备和解密设备可以为服务器或者终端。该电子设备包括处理器1000和存有处理器可执行指令的存储器2000，并且处理器经过通信总线与存储器保持通信，能够从存储器中读取指令以实现上述加密和解密方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述加密和解密方法的步骤。需要说明的是，可读存储介质可以应用于终端，还可以应用于服务器，技术人员可以根据具体场景进行选择，在此不作限定。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种图像加密方法，其特征在于，包括：
形成标记元素，所述标记元素用于区分原始图像中需加密内容和无需加密内容；
采用加密密钥随机形成加密序列，加密序列与标记元素进行运算得到加密元素；
通过加密元素对待加密图像进行加密，形成加密图像；
所述标记元素为二值标记矩阵，若原始图像的空域像素矩阵为Ih×w＝(Ii,j)h×w，则标记矩阵为mh×w＝(mi,j)h×w，当Ii,j为需要加密的像素时mi,j＝1，反之mi,j＝0；
其中i＝1,2,3,…,h且j＝1,2,3,…,w，Ii,j为图像的单个像素，取值在0-255之间，h和w分别为原始图像的高和宽；
所述加密序列为加密矩阵，使用密钥生成N+1个由随机0和1所组成的二值加密矩阵，依次分别为
Figure FDA0004205959830000011
Figure FDA0004205959830000012
其中参数N为根据图像的单个像素选定的大于0小于8的自然数；
采用标记矩阵将前N个加密矩阵
Figure FDA0004205959830000013
中非加密像素位置所对应的元素清零得到加密元素；
对前N个加密矩阵分别与标记矩阵采用比特位与运算，得到前N个掩码矩阵，第N+1个加密矩阵不作处理直接形成第N+1个掩码矩阵，N+1个所述掩码矩阵为加密元素；
将标记元素嵌入原始图像，形成待加密图像；
加密元素与待加密图像进行比特位异或运算，形成加密图像；
形成加密图像包括：将加密图像像素矩阵的除标记矩阵嵌入的位平面外的N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算，最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，形成加密图像；或者，加密图像像素矩阵前N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算，最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，形成加密图像。
2.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，采用标记矩阵替换原始图像的单个像素的某一比特位，形成待加密图像。
3.根据权利要求2所述的图像加密方法，其特征在于，采用标记矩阵替换原始图像的单个像素的最低比特位。
4.根据权利要求1-3任一项所述的图像加密方法，其特征在于，所述标记元素不嵌入原始图像，所述待加密图像为原始图像。
5.根据权利要求3所述的图像加密方法，其特征在于，对于待加密图像像素矩阵从高到低数第1，2，…，N，8这N+1个位平面分别与掩码矩阵进行异或运算，如果N小于7，加密后图像像素的第N+1到第7个比特位与加密之前相同，得到加密图像像素矩阵。
6.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，所述参数N选为3、4、5、6或7。
7.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，将BMP图像的RGB三个颜色通道作为三个图像分别进行加密。
8.一种图像解密方法，其特征在于，包括：
采用解密密钥形成解密序列；
使用解密序列与标记元素进行运算得到解密元素，所述标记元素为加密时用于区分加密内容和无加密内容的二值标记矩阵；
对加密图像使用解密元素进行解密，得到解密图像；
所述解密密钥与加密时使用的加密密钥相同，形成的解密序列与加密时形成的加密序列相同；
所述解密序列为解密矩阵，所述解密密钥生成N+1个由随机0和1所组成的二值解密矩阵；其中参数N为加密时根据图像的单个像素选定的大于0小于8的自然数；
对前N个解密矩阵分别与标记矩阵采用比特位与运算，得到加密时采用的前N个掩码矩阵，第N+1个解密矩阵不作处理即为加密时采用的第N+1个掩码矩阵；
所述N+1个掩码矩阵形成解密元素；
对加密后的图像像素矩阵分别与掩码矩阵形成的解密元素进行相应位平面的异或运算，得到解密后的图像像素矩阵。
9.根据权利要求8所述的图像解密方法，其特征在于，使用解密矩阵中的第N+1个矩阵与加密图像时标记矩阵替换的相应比特位平面进行异或运算得到标记矩阵。
10.一种图像加密装置，其特征在于，所述加密装置包括：
标记单元，所述标记单元生成标记元素，所述标记元素用于区分需加密内容和无需加密内容；所述标记元素为二值标记矩阵，若原始图像的空域像素矩阵为Ih×w＝(Ii,j)h×w，则标记矩阵为mh×w＝(mi,j)h×w，当Ii,j为需要加密的像素时mi,j＝1，反之mi,j＝0；
其中i＝1,2,3,…,h且j＝1,2,3,…,w，Ii,j为图像的单个像素，取值在0-255之间，h和w分别为原始图像的高和宽；
加密密钥，所述加密密钥随机形成加密序列；所述加密序列为加密矩阵，使用密钥生成N+1个由随机0和1所组成的二值加密矩阵，依次分别为
Figure FDA0004205959830000031
Figure FDA0004205959830000032
其中参数N为根据图像的单个像素选定的大于0小于8的自然数；
采用标记矩阵将前N个加密矩阵
Figure FDA0004205959830000033
中非加密像素位置所对应的元素清零得到加密元素；
计算单元，所述计算单元将加密序列与标记元素进行运算得到加密元素；对前N个加密矩阵分别与标记矩阵采用比特位与运算，得到前N个掩码矩阵，第N+1个加密矩阵不作处理直接形成第N+1个掩码矩阵，N+1个所述掩码矩阵为加密元素；
预处理单元，所述预处理单元使用标记元素对原始图像进行标记，形成待加密图像；
加密单元，所述加密单元通过加密元素对待加密图像进行加密，从而形成加密图像；加密元素与待加密图像进行比特位异或运算，形成加密图像；
形成加密图像包括：将加密图像像素矩阵的除标记矩阵嵌入的位平面外的N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算，最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，形成加密图像；或者，加密图像像素矩阵前N个位平面分别与前N个掩码矩阵进行异或运算，最后一个掩码矩阵与标记矩阵嵌入的位平面进行异或运算，形成加密图像。
11.一种图像解密装置，其特征在于，所述解密装置包括：
解密密钥，所述解密密钥随机形成解密序列；所述解密密钥与加密时使用的加密密钥相同，形成的解密序列与加密时形成的加密序列相同；
所述解密序列为解密矩阵，所述解密密钥生成N+1个由随机0和1所组成的二值解密矩阵；其中参数N为加密时根据图像的单个像素选定的大于0小于8的自然数；
对前N个解密矩阵分别与标记矩阵采用比特位与运算，得到加密时采用的前N个掩码矩阵，第N+1个解密矩阵不作处理即为加密时采用的第N+1个掩码矩阵；
所述N+1个掩码矩阵形成解密元素；
计算单元，所述计算单元将解密序列与标记元素进行运算得到解密元素；所述标记元素为加密时用于区分加密内容和无加密内容的二值标记矩阵；
解密单元，所述解密单元对加密图像使用解密元素进行解密，得到解密图像；对加密后的图像像素矩阵分别与掩码矩阵形成的解密元素进行相应位平面的异或运算，得到解密后的图像像素矩阵。
12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
存有处理器可执行指令的存储器，其中：
处理器从存储器内读取指令以实现权利要求1-9任一项所述方法的步骤。
13.一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1-9任一项所述方法的步骤。
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