[发明专利]基于同态加密的JPEG图像密文下解压缩方法及系统

权利要求书

1.一种基于同态加密的JPEG图像密文下解压缩方法，其特征在于，包括：

通过单指令多数据流SIMD方式对JPEG图像的熵编码码流打包，并对打包后的码流进行同态加密得到同态加密后的密文码流；

对所述密文码流进行哈夫曼解码，解码出64个密文离散余弦变换DCT系数；

对密文DCT系数进行反量化，通过左移方式实现反量化的乘法，对反量化后的密文DCT系数使用整数逆DCT变换，得到解码像素值，然后对所述解码像素值进行处理，得到最终解压缩结果；

所述通过单指令多数据流SIMD方式对JPEG图像的熵编码码流打包，并对打包后的码流进行同态加密得到同态加密后的密文码流，包括：

通过SIMD将D个明文码流加密成一个密文码流，对每个明文码流的第i位，形成一个D维向量并加密成第i个密文，在加密过程中，若明文码流中的某一位用尽，则用0填充，得到包含N个密文的密文码流，N是D个明文码流中最长明文码流的比特数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述密文码流进行哈夫曼解码，解码出64个密文离散余弦变换DCT系数，包括：

(a)将所述密文码流和哈夫曼码表中每个码字进行比较，以对哈夫曼码表中的每个码字计算出是否匹配的一个加密布尔值[b]，其中，若b＝1，则表示匹配，若b＝0，则表示不匹配；

(b)对于每个码字w_i，均产生一个包含m个比特的密文DCT系数[C(w_i)]，将各码字对应的密文DCT系数[C(w_i)]乘以标识该码字是否匹配的布尔值，最终得到当前迭代的密文DCT系数[C]是所有码字生成的密文DCT系数之和，即；

(c)去掉所述密文码流中匹配码字的码流以产生新的码流，并用所述新的码流替换步骤(a)中的密文码流，返回执行步骤(a)，直至得到64个密文DCT系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述去掉所述密文码流中匹配码字的码流以产生新的码流，包括：

对于每个码字w_i，该码字w_i有n_i个比特，当前输入的密文码流为，通过去掉匹配码字的码流的方式产生一个新的码流NewBits(w_i)为：，将NewBits(w_i)乘以码字w_i是否匹配的布尔值，然后将所有码字的新的码流累加，得到当前迭代最终输出的新的码流：。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对密文DCT系数进行反量化，通过左移方式实现反量化的乘法，包括：

对于每个密文DCT系数，通过左移方式实现将该密文DCT系数乘以量化表中对应的数，得到反量化的密文DCT系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对反量化后的密文DCT系数使用整数逆DCT变换，得到解码像素值，包括：

对反量化后的密文DCT系数采用两次一维的HEVC整数逆DCT变换，得到解码像素值，其中，两次整数逆DCT变换的缩放因子分别是2^-6和2^-9，对应的运算分别是右移6比特和右移9比特。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述解码像素值进行处理，得到最终解压缩结果，包括：

对所述解码像素值进行处理，得到最终解压缩结果，以保证像素值在[0,255]范围内。

7.一种基于同态加密的JPEG图像密文下解压缩系统，其特征在于，包括：

JPEG码流加密模块，用于通过单指令多数据流SIMD方式对JPEG图像的熵编码码流打包，并对打包后的码流进行同态加密得到同态加密后的密文码流；

JPEG解压缩模块，用于对所述密文码流进行哈夫曼解码，解码出64个密文离散余弦变换DCT系数；对密文DCT系数进行反量化，通过左移方式实现反量化的乘法，对反量化后的密文DCT系数使用整数逆DCT变换，得到解码像素值，然后对所述解码像素值进行处理，得到最终解压缩结果；

所述通过单指令多数据流SIMD方式对JPEG图像的熵编码码流打包，并对打包后的码流进行同态加密得到同态加密后的密文码流，包括：

通过SIMD将D个明文码流加密成一个密文码流，对每个明文码流的第i位，形成一个D维向量并加密成第i个密文，在加密过程中，若明文码流中的某一位用尽，则用0填充，得到包含N个密文的密文码流，N是D个明文码流中最长明文码流的比特数。