[发明专利]一种基于信息嵌入的平衡图像隐私性和可用性的加密方法

说明书

本发明公开了一种平衡图像隐私性和可用性的加密方法，包括如下步骤：将图像划分成多个像素块，每个像素块中的像素进行分组，每两个像素为一组；将像素组中的像素分为高七位part1和最低有效位part2，求出part1中元素的和s后，利用s生成域，提取part1在域中的位置信息。利用s计算出part1中的嵌入容量cap以及表示该part1位置所需的二进制位数exp；将part1的位置信息转化为exp位比特流后，对该比特流进行异或加密；利用exp和cap之差判断像素组的嵌入状态；把嵌入信息转化为十进制后，将其转化为和为s的二维向量；所有像素组进行如上操作后，对像素块中所有元素进行置乱加密；本发明能够保持图像的缩略图，使得图像拥有者能够利用密文图像本身的视觉信息来获得可用性。

技术领域

本发明涉及隐私保护和图像加密方法，尤其涉及一种基于信息嵌入的平衡图像隐私性和可用性的加密方法。

背景技术

随着多摄像头的智能手机的普及，每一个有手机的人都相当于有一台随身携带的相机。除此之外，还有很多其他的图像捕捉设备，比如，无人机，平板电脑，针孔摄像机和网络摄像头，人们可以随时随地的利用这些设备拍摄高分辨率的照片。据估计，2020年人类将拍摄超过1.4万亿张图片。这些图像往往记录了用户和家人朋友之间的日常生活，并带有如身份，位置，健康情况等大量私密的敏感信息。同时，由于云服务极大地方便了人们的日常生活，使得人们更方便地组织、管理、使用他们的图像，用户不用再担心照片的意外损毁，也能够随时随地的从任何一台接入互联网的电子设备上浏览、下载图像，因此，越来越多的人选择使用云服务来存储自己的图像。然而，云存储使得图像不再直接在人们的物理控制之下，这无疑使得图像中的隐私信息处在一种危险的境地。例如，在2014年icloud账户泄露事件中，数百名好莱坞明星的隐私照片被黑客泄露，轰动全球，造成了迄今为止影响最大的“云隐私”泄露事件之一。

保护图像隐私的一个常用的办法是使用传统加密手段(置乱扩散)对图像进行加密。虽然该方法能够有效地保护图像隐私，但是在云端上使用该方案会存在很多问题，例如，人们不能在解密前对云端的图像进行浏览、组织、管理。换句话来说，传统的加密禁用了云上基于图像内容的可用性。虽然图像的可用性和隐私性都是十分有价值的，但是传统加密方案并不能同时支持他们。为了在用户中获得成功，对图像隐私的保护不能以损害可用性或者牺牲云服务的重要功能为代价。

一些平衡图像隐私性和可用性的图像加密方法被大量提出。这些方法可以大致分为三类，第一类方法是在传统图像加密方法之上利用某些辅助信息来使得人们能够获得一定的可用性，例如图像标注方法、图像检索方法；然而这类方法需要存储额外的辅助信息，目前主流的云服务都不支持这种操作，因此无法应用于主流的云服务上；更重要的是，这些方法是通过这些额外的辅助信息而不是图像视觉内容本身获得可用性，这使得人们获得的可用性极其有限。第二类方法是利用视觉心理学的一些研究发现，诸如图像拥有者能够通过原始图像的退化版本(即降低原始图像分辨率后的版本)或者有限的视觉特征来识别图像，来平衡图像的隐私性和可用性；例如图像的模糊化方法；然而，这类方法绝大部分考虑解决的问题是在社交网络上分享图像所带来的隐私性问题，并没有考虑如何恢复原始图像，因此并不适用于云存储的背景。第三类方法是图像的部分加密。这类方法是将图像分为秘密部分和公开部分，公开部分只包含不敏感的信息，对包含敏感信息的秘密部分进行加密。任何人都有能力获得公开部分，但是只有拥有密钥的授权者才能获得秘密部分。在保证非法第三方不能获得秘密部分的基础上，人们有能力通过公开部分不敏感的信息来获得可用性。然而，图像隐私的定义是非常主观的，不同的人浏览同一张图像可能定义完全不同的隐私区域，同样的物体在不同的场景下隐私的定义也是不同的。因此，使用计算机视觉算法可能并不能准确划定敏感区域，但让用户进行手动操作又是不现实的选择。可见，现有的在云端平衡图像隐私性与可用性的方法都存在一些问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于信息嵌入的平衡图像隐私性和可用性的加密方法，能够保证图像隐私性，使得图像拥有者能够通过图像本身的视觉内容获得可用性，同时兼容现有的云服务。