非平穩(wěn)性度量值越小。
[0018] 隨機加密方法：就圖像保密匹配的角度，它實際上是一種圖像掩蓋方法。主要在 圖像數(shù)據(jù)中加入很強的隨機噪聲，使圖像難以辨認?，F(xiàn)有的加密方法旨在傳遞信息，必定對 應于一個快速的依賴于密鑰解密算法。對它攻擊就是尋找該解密算法的過程。而在本發(fā)明 中，采用的實際上是"一次一密"的加密算法思想，加密旨在掩蓋圖像信息，不需要解密。使 用了"一次一密"的優(yōu)點，而避免了它的缺點。
[0019] 殘差序列：在此指兩幅（可能被掩蓋）的圖像作差得到的序列。
[0020]非平穩(wěn)性度量：數(shù)據(jù)流X的非平穩(wěn)性度量值為NS(X)，其基礎(chǔ)、定義、計算方法見譚 秋衡的博士論文（譚秋衡，時間序列的非平穩(wěn)性度量及其應用，博士學位論文（導師丁義 明），中國科學院武漢物理與數(shù)學研宄所，2013年5月）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明的目的是提供一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法。該方法利用非平穩(wěn)性 度量方法不受擾動數(shù)據(jù)分布影響這一特性，實現(xiàn)對噪聲隱藏下的目標圖像和各浮動圖像的 保密匹配，即目標圖像和浮動圖像均被加密的情況下進行圖像匹配。本發(fā)明的優(yōu)點是：圖像 匹配精確度高；加密的目標圖像在傳輸過程不怕被截取而泄密；圖像數(shù)據(jù)庫保密性好；由 于對被匹配的對象進行了加密，操作人員無法知道被匹配的對象的信息，即使是加密人員 也無法解密。該技術(shù)在身份認證、模式識別等信息安全領(lǐng)域中有著廣泛的應用前景。
[0022] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0023] 一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，該方法包含下列步驟：
[0024] (1)在終端A中，將待匹配的目標圖像矩陣Y，加入隨機噪聲矩陣N，進行加密，得到 加密后的待匹配的目標圖像矩陣疒=Y+N;
[0025] (2)在終端B中建立有M個浮動圖像矩陣的數(shù)據(jù)庫，對第i個浮動圖像矩陣Xi，加 入隨機噪聲矩陣隊，進行隨機加密，得到加密的浮動圖像矩陣CfXi+Ni，i= 1、2、…、M， 形成加密的浮動圖像矩陣數(shù)據(jù)庫；
[0026] (3)將終端A中加密后的待匹配的目標圖像矩陣疒發(fā)送到終端B;
[0027] (4)在終端B中，將加密的待匹配的目標圖像矩陣疒與圖像數(shù)據(jù)庫中各加密的浮 動圖像矩陣X°i=Xi+隊分別進行相減，i= 1、2、…、M，得到殘差序列集合{Ri:i= 1、2、…、 M}；
[0028] (5)計算殘差序列集合{Ri:i= 1、2、…、M}中各個殘差序列的非平穩(wěn)性度量值 NS(Ri)，i= 1、2、…、M，當非平穩(wěn)性度量值的最小值小于閾值W時，非平穩(wěn)性度量值最小的 殘差序列所對應的浮動圖像就是所要輸出的匹配圖像；否則圖庫中沒有與待匹配目標圖像 矩陣Y匹配的圖像。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0030] 1)圖像匹配精確度高；
[0031] 2)加密的目標圖像在傳輸過程不怕被截取而泄密；
[0032] 3)圖像數(shù)據(jù)庫保密性非常好，就算黑客入侵到電腦而獲得圖像數(shù)據(jù)庫，也無法通 過技術(shù)手段識別各浮動圖像的具體內(nèi)容；
[0033] 4)由于對被匹配的對象進行了加密，操作人員無法知道被匹配的對象的信息，加 密人員也無法解密，本發(fā)明可以在非常安全的情況下進行匹配操作。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明實施例的圖像加密過程示意圖，其中圖1(a)為原始圖像，圖1(b)為 均值為〇,標準差為300的高斯噪聲圖像，圖1 (c)為圖1 (a)加圖1 (b)得到的加密圖像。
[0035] 圖2為本發(fā)明實施例的加密圖像匹配結(jié)果示意圖，其中圖2(a)為加密的目標圖 像，圖2(b)為加密的浮動圖像矩陣數(shù)據(jù)庫所匹配到的圖像。
[0036] 圖3為本發(fā)明實施例的加密圖像小波去噪效果圖，其中圖3(a)為加密的目標圖 像，圖3(b)為圖3(a)采用小波去噪后得到的圖像。
[0037] 圖4為本發(fā)明實施例的加密圖像采用均值濾波去噪效果圖。
【具體實施方式】
[0038] 以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。
[0039] 實施例一
[0040] 一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，該方法包含下列步驟：
[0041] (1)在終端A中，將待匹配的目標圖像矩陣Y，加入隨機噪聲矩陣N，進行加密，得到 加密后的待匹配的目標圖像矩陣Y* =Y+N;加密效果如圖1所示：圖1(a)為原始圖像，圖 1 (b)為噪聲對應的圖像，圖1 (c)為圖1 (a)加圖1 (b)得到的加密圖像；
[0042] (2)在終端B中建立有M個浮動圖像矩陣的數(shù)據(jù)庫，對第i個浮動圖像矩陣Xi，加 入隨機噪聲矩陣隊，進行隨機加密，得到加密的浮動圖像矩陣CfXi+Ni，i= 1、2、…、M， 形成加密的浮動圖像矩陣數(shù)據(jù)庫；
[0043] (3)將終端A中加密后的待匹配的目標圖像矩陣疒發(fā)送到終端B;
[0044] (4)在終端B中，將加密的待匹配的目標圖像矩陣Y#與圖像數(shù)據(jù)庫中各加密的浮 動圖像矩陣X°i=Xi+隊分別進行相減，i= 1、2、…、M，得到殘差序列集合{Ri:i= 1、2、…、M}；
[0045] (5)計算殘差序列集合{Ri:i= 1、2、…、M}中各個殘差序列的非平穩(wěn)性度量值 NS(Ri)，i= 1、2、…、M，當非平穩(wěn)性度量值的最小值小于閾值W時，非平穩(wěn)性度量值最小的 殘差序列所對應的浮動圖像就是所要輸出的匹配圖像；否則圖庫中沒有與待匹配目標圖像 矩陣Y匹配的圖像。如圖2所示，其中圖2(a)為加密的目標圖像，圖2(b)為加密的浮動圖 像矩陣數(shù)據(jù)庫所匹配到的圖像。
[0046] 上述步驟（1)及步驟（2)中所述的隨機噪聲均為均值為0方差為〇2的Gauss噪 聲，其中標準差〇的范圍為240?360,最好采用〇 = 300。
[0047] 上述步驟（5)所述的閾值W的范圍為〇/80000?〇/120000,最好采用W= 〇 /100000〇
[0048] 實施例二
[0049] 一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，該方法包含下列步驟：
[0050] (1)在終端B中建立有20個浮動圖像矩陣的數(shù)據(jù)庫，對第i個浮動圖像矩陣Xi， 加入均值為〇方差為〇 2 = 3002的Gauss噪聲Ni，進行隨機加密，得到加密的浮動圖像矩 陣X°i=XjNpi= 1、2、…、20,20個浮動圖像矩陣全部加密后，便可得到加密的浮動圖像 矩陣數(shù)據(jù)庫；
[0051] (2)在終端A中，將待匹配的目標圖像矩陣Y，加入均值為0方差為〇 2= 300 2的 Gauss噪聲N，進行隨機加密，得到加密后的待匹配的目標圖像矩陣Y;
[0052] (3)將終端A中加密后的待匹配的目標圖像矩陣Y發(fā)送到終端B;
[0053] (4)在終端B中，將加密的待匹配的目標圖像矩陣Y與圖像數(shù)據(jù)庫中各加密的浮動 圖像矩陣CfXi+Ni，i= 1、2、…、20分別進行相減的變換操作，從而構(gòu)造一個殘差序列 集合{Ri:i= 1、2、…、20};
[0054] (5)計算殘差序列集合中各個殘差序列的非平穩(wěn)性度量值NS(Rn)，i= 1、2、…、 20,如表1第一行所示。
[0055] (6)表1第一行第一列非平穩(wěn)性度量值NS(Rn) = 0,小于閾值W= 300/100000 = 0.003,表示該浮動圖像與目標圖像矩陣數(shù)據(jù)庫中的第一幅圖像相匹配，其它的非平穩(wěn)性度 量值NS(Rn)均大于閾值0. 003,表明該加密待匹配的目標圖像矩陣Y與加密的浮動圖像數(shù) 據(jù)庫中的其它圖像不匹配。
[0056] (7)表1中第k行（k=1、2、…、20)的數(shù)據(jù)表示是以第k幅加密的待匹配目標圖 像矩陣重復步驟（3)到步驟（4)，得到的非平穩(wěn)性度量值NS(Rki)。
[0057]表1
[0058]
【主權(quán)項】
1. 一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，其特征在于，該方法包含下列步驟： (1) 在終端A中，將待匹配的目標圖像矩陣Y，加入隨機噪聲矩陣N，進行加密，得到加密 后的待匹配的目標圖像矩陣r= Y+N ; (2) 在終端B中建立有M個浮動圖像矩陣的數(shù)據(jù)庫，對第i個浮動圖像矩陣Xi，加入隨 機噪聲矩陣Ni，進行隨機加密，得到加密的浮動圖像矩陣X°i=Xi+Ni，i = 1、2、…、M，形成 加密的浮動圖像矩陣數(shù)據(jù)庫； (3) 將終端A中加密后的待匹配的目標圖像矩陣r發(fā)送到終端B ; (4) 在終端B中，將加密的待匹配的目標圖像矩陣r與圖像數(shù)據(jù)庫中各加密的浮動圖 像矩陣X°i=Xi+Ni分別進行相減，i = 1、2、…、M，得到殘差序列集合出= 1、2、…、 M}; (5) 計算殘差序列集合化;i = 1、2、…、M}中各個殘差序列的非平穩(wěn)性度量值NS化1)， i = 1、2、…、M，當非平穩(wěn)性度量值的最小值小于闊值W時，非平穩(wěn)性度量值最小的殘差序 列所對應的浮動圖像就是所要輸出的匹配圖像；否則圖庫中沒有與待匹配目標圖像矩陣Y 匹配的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，其特征在于，步驟（1)所述 的噪聲Ni，i = 1、2、…、M及步驟（2)中的隨機噪聲均為均值為0方差為0 2的Gauss噪 聲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，其特征在于，所述的 標準差0為240?360。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，其特征在于，所述的 標準差為0 = 300。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，其特征在于，步驟巧） 所述的闊值W為0 /80000?0 /120000。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，其特征在于，步驟巧） 所述的闊值W= o/lOOOOO。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖像隨機加密雙盲保密匹配方法，涉及數(shù)據(jù)非平穩(wěn)性度量及圖像匹配技術(shù)。該方法利用非平穩(wěn)性度量方法不受擾動數(shù)據(jù)分布影響這一特性，實現(xiàn)對噪聲隱藏下的目標圖像和各浮動圖像的保密匹配，即目標圖像和浮動圖像均被加密的情況下進行圖像匹配。本發(fā)明的優(yōu)點是：圖像匹配精確度高；加密的目標圖像在傳輸過程不怕被截取而泄密；圖像數(shù)據(jù)庫保密性好；由于對被匹配的對象進行了加密，操作人員無法知道被匹配的對象的信息，即使是加密人員也無法解密。該技術(shù)在身份認證等信息安全領(lǐng)域中有著廣泛的應用前景。
【IPC分類】G06T7-00, G06K9-64
【公開號】CN104574380
【申請?zhí)枴緾N201410822766
【發(fā)明人】丁義明, 曾志高, 譚秋衡
【申請人】中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日