[发明专利]一种具有兼容格式和不变尺寸的JPEG图像加密方法

摘要

本发明提供一种具有兼容格式和不变尺寸的JPEG图像加密方法，属于多媒体信息安全技术领域。本发明包括三个加密步骤：1）AC系数编码零游程分类置乱；2）DC系数差分编码相邻同符号分组置乱；3）DC系数差分编码分组迭代加密。本发明可用于保护军事图像、商业图像、医疗图像或个人图像通过公开信道传输或存储于公共云时的安全和隐私。本发明的目的是改进现有JPEG图像加密方法普遍存在的密文图像尺寸增大和格式兼容性不理想的缺陷，具有可抵抗已知明文攻击、基本保持密文图像尺寸不变、提供更好的格式兼容性和加密强度可调节等特点。

主权项

一种具有兼容格式和不变尺寸的JPEG图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：输入待加密JPEG图像，读取量化表、哈夫曼表和DCT系数编码比特流；步骤二：根据哈夫曼表从DCT系数编码比特流中解析出JPEG图像所有DC系数差分编码和各DCT块AC系数编码，每个系数编码由哈夫曼码字和附加比特组成，所述附加比特用以表示AC系数的幅值和符号；步骤三：从步骤二获得的各DCT块的AC系数编码中提取图像特征F；步骤四：选定种子密钥K，基于K和F产生与待加密JPEG图像相关的自适应加密密钥Key；步骤五：对步骤二所获得的各DCT块AC系数编码进行基于零游程长短的分类；步骤六：用自适应加密密钥Key进行混沌迭代，生成长度与第一类AC系数编码数目相等的混沌序列，并更新自适应加密密钥Key；步骤七：对步骤六所生成的混沌序列按照大小进行排序，记录该已排序序列中的随机数在原始序列中的位置，形成一个新序列；步骤八：利用步骤七所生成的新序列对第一类AC系数编码进行置乱，完成第一类AC系数编码加密；步骤九：重复步骤六、步骤七和步骤八，完成所有类别AC系数编码的置乱加密；步骤十：对步骤二所获得的JPEG图像所有DC系数差分编码进行分组，差分符号相同且连续的DC系数差分编码作为一组；步骤十一：用自适应加密密钥Key进行混沌迭代，生成长度与第一个DC系数差分编码分组元素个数相等的混沌序列，并更新自适应加密密钥Key；步骤十二：对步骤十一所产生的混沌序列按照大小进行排序，记录该已排序序列中的随机数在原始序列中的位置，形成一个新序列；步骤十三：利用步骤十二所产生的新序列对第一组DC系数差分编码进行置乱，完成第一组DC系数差分编码加密；步骤十四：重复步骤十一、步骤十二和步骤十三，完成所有DC系数差分编码分组的置乱加密；步骤十五：根据JPEG图像加密强度的实际需求，选定DC系数差分编码加密的迭代次数M，M越大加密效果越好；步骤十六：对DC系数差分编码进行第m次分组，m＝1～M，每组包含2m个DC系数差分编码；步骤十七：用自适应加密密钥Key进行混沌迭代，生成长度与步骤十六所形成的DC系数差分编码分组数相等的二进制比特序列，并更新自适应加密密钥Key；步骤十八：利用步骤十七所产生的二进制比特序列完成DC系数差分编码的第m次迭代加密；步骤十九：如果m＜M，使m增加1,返回步骤十六，继续进行迭代加密，否则进入步骤二十；步骤二十：将已加密JPEG图像所有DC系数差分编码和各DCT块AC系数编码写入原JPEG图像的对应位置，生成一幅JPEG密文图像，完成一种具有兼容格式和不变尺寸的JPEG图像加密方法。