一種云存儲(chǔ)中圖像隱私保護(hù)的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于云計(jì)算安全技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種保護(hù)圖像安全和隱私的方法及系統(tǒng)， 具體設(shè)及一種基于圖像矩陣盲化的加密方法和云端存儲(chǔ)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 云被視為下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的框架，云存儲(chǔ)W低成本提供大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和應(yīng) 用服務(wù)使其成為互聯(lián)網(wǎng)最熱口的技術(shù)之一。許多知名的互聯(lián)網(wǎng)公司，如微軟、亞馬遜、蘋(píng)果、 谷歌等都開(kāi)始提供收費(fèi)的云存儲(chǔ)服務(wù)。隨著云存儲(chǔ)服務(wù)的逐漸普及，用戶自身數(shù)據(jù)的隱私 和安全也面臨著諸多威脅。
[0003] 2012年8月，蘋(píng)果公司的iCloud云服務(wù)受到黑客攻擊，黑客再破解用戶密碼之后， 竊取用戶隱私信息，刪除部分用戶資料，導(dǎo)致用戶敏感信息泄露和數(shù)據(jù)丟失。2011年4月， Amazon的EC2云計(jì)算服務(wù)器被黑客租用，對(duì)Sony PlayS化tion網(wǎng)站進(jìn)行攻擊，造成大規(guī)模用 戶數(shù)據(jù)泄露。2011年12月國(guó)內(nèi)最大的開(kāi)發(fā)者社區(qū)CSDN.肥T，國(guó)內(nèi)知名社區(qū)網(wǎng)站天涯網(wǎng)被黑 客攻擊，4000萬(wàn)用戶密碼遭到泄露，而用戶密碼均已明文方式保存在服務(wù)器。云服務(wù)由于自 身的開(kāi)放性、資源集中性，大量黑客們不停挖掘云服務(wù)商的漏桐，期望獲得有價(jià)值的數(shù)據(jù)， 使得隱私泄露事件頻發(fā)。同時(shí)，云服務(wù)器內(nèi)部操作的不透明性，云可能會(huì)故意收集用戶隱私 信息或者其他不誠(chéng)實(shí)的行為，如節(jié)約服務(wù)器資源而偷懶。隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)安全成為云服務(wù) 發(fā)展的急需解決的瓶頸之一。
[0004] 圖像作為云端最容易泄露的用戶數(shù)據(jù)之一，具有內(nèi)容直觀，數(shù)據(jù)量大，一旦泄露對(duì) 用戶隱私危害嚴(yán)重等特點(diǎn)。云服務(wù)商從自身成本考慮，云端圖像數(shù)據(jù)大多已明文保存，云不 誠(chéng)實(shí)的行為可W查看圖像數(shù)據(jù)，黑客也可能竊取云端數(shù)據(jù)，泄露用戶隱私。因此對(duì)圖像進(jìn)行 加密存儲(chǔ)，使云服務(wù)商無(wú)法識(shí)別圖像信息，對(duì)圖像解密有很大難度，成為保護(hù)圖像隱私主要 的手段。在圖像加密中，主要關(guān)屯、的是圖像加密的強(qiáng)度和加密、解密的開(kāi)銷，包括時(shí)間開(kāi)銷 和計(jì)算量的大小。目前使用較多的圖像加密方案包括基于像素置換的加密、基于秘密分割 的機(jī)密、基于現(xiàn)代密碼體質(zhì)的加密、基于混濁的加密等方法。
[000引在傳統(tǒng)將圖像加密上傳云存儲(chǔ)過(guò)程中，用戶在將圖像數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器之前， 在本地先手動(dòng)使用圖像加密工具對(duì)要存儲(chǔ)在云端的圖像進(jìn)行加密，當(dāng)把圖像從云服務(wù)器中 下載到本地設(shè)備之后，再使用工具對(duì)加密圖像進(jìn)行解密操作。運(yùn)種方案給用戶帶來(lái)了許多 額外的操作，圖像加密、解密需要手動(dòng)完成，而且加密、解密的速度也是在使用云服務(wù)過(guò)程 中影響用戶體驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。
[0006] 因此在圖像數(shù)據(jù)在云服務(wù)器端存儲(chǔ)時(shí)，不僅要保護(hù)數(shù)據(jù)隱私和安全不被泄露，同 時(shí)還應(yīng)該設(shè)計(jì)更加方便、快捷的加密系統(tǒng)供用戶使用云服務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種云服務(wù)過(guò)程中對(duì)圖像加密強(qiáng)度高、速 度快、在云存儲(chǔ)過(guò)程中用戶操作簡(jiǎn)易、密鑰方便保存和傳輸方便、能實(shí)現(xiàn)多終端圖像提取的 圖像加密方法及系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是:一種云存儲(chǔ)中圖像隱私保護(hù)的方法，其特征 在于，包括W下步驟：
[0009] 步驟1:圖像增補(bǔ)；
[0010] 對(duì)要上傳云服務(wù)器的mXn像素的圖像I，將其擴(kuò)展為MXM的等像素矩形圖像Γ，其 中M〉m，M〉n，增加的像素點(diǎn)用隨機(jī)彩色圖像進(jìn)行增補(bǔ)；原圖像I在增補(bǔ)圖像Γ的相對(duì)位置用 坐標(biāo)(x，y)表示；
[0011] 步驟2:提取圖像像素矩陣；
[001引對(duì)增補(bǔ)圖像I '提取RGB像素矩陣，分別得到增補(bǔ)圖像Γ的立個(gè)像素矩陣:Mr、Mg、Mb;
[0013] 步驟3:生成隨機(jī)置換數(shù)，生成6個(gè)盲化矩陣P1，P2, . . .，P6;
[0014] 步驟4:對(duì)像素矩陣進(jìn)行盲化；
[0015] 將步驟2中得到的Ξ個(gè)分量矩陣進(jìn)行盲化，分別乘W步驟3中生成的盲化矩陣，得 到:
Ξ個(gè)新的矩陣，其中Χ，Υ，Ζ包含原圖像 的所有信息；
[0016] 步驟5:合成盲化圖像；
[0017] 將ΜΧΜ矩陣Χ，Υ，Ζ重新合成一張盲化圖像Ii;經(jīng)過(guò)盲化后的圖像Ii直觀上不會(huì)泄露 任何用戶隱私，對(duì)于云服務(wù)器和黑客來(lái)說(shuō)，在不知道盲化矩陣P1，P2, ...，P6的情況下，企圖 通過(guò)圖像Ii恢復(fù)出原圖像矩陣Mr、Mg、Mb的概率是極低的。
[0018] 步驟6:圖像裁剪、上傳；
[0019] 對(duì)步驟5中合成的盲化圖像Ii進(jìn)行裁剪，將Ii切割為m'Xn'像素的圖像12,圖像裁 剪應(yīng)不破壞原圖像I的完整性，同時(shí)將圖像12上傳云服務(wù)器保存，其中m'〉m，n'〉n;
[0020] 步驟7:生成解碼密鑰；
[0021] 將步驟1當(dāng)中增補(bǔ)后的矩形圖像像素值M，原圖像與增補(bǔ)圖像的相對(duì)位置坐標(biāo)(X， y)，W及步驟3當(dāng)中生成的6個(gè)盲化矩陣pi，p2,.. .，P6-起作為解密密鑰保存在一張二維碼 圖像中。
[0022] 作為優(yōu)選，步驟3中所述的生成隨機(jī)置換數(shù)，其具體實(shí)現(xiàn)包括W下子步驟：
[002引步驟3.1 :構(gòu)造6個(gè)隨機(jī)置換數(shù)町，312，. . .，31日，其中：
[0024] JTie{l，....，n}，i = l，2...，6;
[002引步驟3.2:構(gòu)造6個(gè)非零隨機(jī)數(shù)集合{曰1,曰2，...，曰。}，{131,62，...，13。}，山1，。2，...， Cn} , { dl , (I2 , . . . , dn} ?{θ1,θ2, . . . , θη} . . . ,fn}；
[0026] 步驟3.3:定義函數(shù)3,.,=()，以^.)'），(),.，二1，(-、-二.)·）；
[0027] 步驟3.4:生成6個(gè)盲化矩陣pi，ρ2，. . .，Ρ6，其中：
[0032]其中pi，p2, . . .，P6為容易求逆的矩陣，其逆矩陣分別為：
[0037] 作為優(yōu)選，步驟5中所述的將MXM矩陣Χ，Υ，Ζ重新合成一張盲化圖像Ii的具體實(shí)現(xiàn) 過(guò)程如下:將矩陣X，Y，Z對(duì)應(yīng)位置上的像素值存入一個(gè)Ξ維數(shù)組(Rx，Ry，Rz)中，調(diào)用函數(shù)對(duì) 每一個(gè)像素點(diǎn)上的Ξ基色進(jìn)行合成，將合成之后的RGB值存入圖片緩沖區(qū)的對(duì)應(yīng)位置，依次 對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行如上運(yùn)算直到重新合成圖像II。
[0038] 本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是:一種云存儲(chǔ)中圖像隱私保護(hù)的系統(tǒng)，其特征 在于:包括圖像盲化加密模塊和圖像去盲解密模塊；
[0039] 所述圖像盲化加密模塊包括：
[0040] 圖像增補(bǔ)模塊：用于將待上傳云服務(wù)器的mXn像素原圖像I擴(kuò)展為一張 MXM的等 像素矩形圖像Γ，增加的像素點(diǎn)用隨機(jī)彩色圖像進(jìn)行增補(bǔ)；
[0041] 圖像像素提取模塊:用于提取增補(bǔ)圖像Γ的RGB像素矩陣，分別得到增補(bǔ)圖像Γ的 Ξ個(gè)像素矩陣:Mr、Mg、Mb;
[0042] 圖像盲化模塊:用于生產(chǎn)隨機(jī)置換數(shù)町，咱，...，郵，生成6個(gè)盲化矩陣pi，p2, . . .，P6; 對(duì)增補(bǔ)圖像Γ的Ξ個(gè)像素矩陣分量盲化，得到義二巧Ms換1，:F二= A姐6拓1 Ξ個(gè)新的矩陣;對(duì)Ξ個(gè)Μ X Μ的盲化矩陣X，Y，Z重新合成一張盲化圖像Ii;
[0043] 圖像裁剪模塊:用于對(duì)合成的盲化圖像Ii進(jìn)行剪裁，將Ii切割為m'Xn'像素的圖像 12,同時(shí)將圖像12上傳云服務(wù)器保存；
[0044] 解碼密鑰生成模塊：用于將圖像增補(bǔ)模塊中擴(kuò)展后的矩形圖像像素值M，原圖像 與增補(bǔ)圖像的相對(duì)位置坐標(biāo)(x，y)，W及圖像盲化模塊中生成的6個(gè)盲化矩陣pi，p2，...，p6 一起生成解密密鑰保存在一張二維碼圖像中；
[004引所述圖像去盲解密模塊包括：
[0046] 圖像增補(bǔ)模塊:用于提取解碼密鑰中的矩形圖像像素值M，將下載到本地和移動(dòng)終 端像素為m'Xn'的盲化圖像12擴(kuò)展為一張 MXM的等像素矩形圖像13,增加的像素點(diǎn)用隨機(jī) 彩色圖像進(jìn)行增補(bǔ)；
[0047] 圖像像素提取模塊：用于提取增補(bǔ)圖像13的RGB像素矩陣，分別得到增補(bǔ)圖像13的 Ξ個(gè)像素矩陣:M'r、M'g、M'b;
[0048] 圖像去盲模塊：用于提取解碼密鑰中6個(gè)盲化矩陣pi，p2, . . .，P6,對(duì)增補(bǔ)圖像l3的 Ξ個(gè)像素矩陣分量去盲，得至I
Ξ個(gè)新的矩陣； 對(duì)Ξ個(gè)MXM的去盲矩陣X'，Υ'，Z'重新合成去盲圖像r ;
[0049] 圖像剪裁模塊:用于提取解碼密鑰中原始圖像與增補(bǔ)圖像的相對(duì)位置坐標(biāo)(x，y)， 將合成的去盲圖像r按相對(duì)位置坐標(biāo)(x，y)裁剪為mXn像素的原始圖像I，同時(shí)將原始圖像 I保存到本地或移動(dòng)終端。
[0050] 本發(fā)明現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)圖像的加密強(qiáng)度加高，速度快，在云存儲(chǔ)過(guò)程中使用戶操 作簡(jiǎn)易，密鑰方便保存和傳輸方便，實(shí)現(xiàn)多終端的圖像提取。
【附圖說(shuō)明】
[0051] 圖1:本發(fā)明實(shí)施例的方法中對(duì)圖像進(jìn)行盲化后上傳云服務(wù)器的過(guò)程示意圖；
[0052] 圖2:本發(fā)明實(shí)施例的方法中從云服務(wù)器提取盲化圖像并在移動(dòng)終端解碼圖像的 過(guò)程示意圖；
[0053] 圖3:本發(fā)明實(shí)施例的方法的圖像在云端存儲(chǔ)和提取流程圖；
[0054] 圖4:本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā) 明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0056] 本發(fā)明提供的一種云存儲(chǔ)中圖像隱私保護(hù)的方法，包括W下步驟：
[0057] 步驟1:圖像增補(bǔ)；
[0058] 對(duì)要上傳云服務(wù)器的mXn像素的圖像I，將其擴(kuò)展為MXM的等像素矩形圖像Γ，其 中M〉m，M〉n，增加的像素點(diǎn)用隨機(jī)彩色圖像進(jìn)行增補(bǔ)；原圖像I在增補(bǔ)圖像Γ的相對(duì)位置用 坐標(biāo)(x，y)表示；
[0059] 步驟2:提取圖像像素矩陣；
[0060] 對(duì)增補(bǔ)圖像Γ提取RGB像素矩陣，分別得到增補(bǔ)圖像Γ的Ξ個(gè)像素矩陣:Mr、Mg、Mb; [0061 ]步驟3:生成隨機(jī)置換數(shù)，生成6個(gè)盲化矩陣P1，P2，. . .，P6;，其具體實(shí)現(xiàn)包括W下子 步驟：
[0062] 步驟3.1:構(gòu)造6個(gè)隨機(jī)置換數(shù)町，312,. . .，JT6,其中；
[0063] Jiie{l，....，n}，i = l，2...，6;
[0064] 步驟3.2:構(gòu)造6個(gè)非零隨機(jī)數(shù)集合{曰1,曰2，...，曰。}，{131,62，...，13。}，山1，。2，...， Cn} '{dl'cb, . . . ,dn} . . . ,θη} . . . ,fn};
[006引步驟3.3:定義函數(shù)》= 0, (X 吉 y)，3w,二 1，(X = :