CN108021815A - 图像加密方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信息加密技术领域，具体涉及一种图像加密方法、装置及电子设备。所述图像加密方法首先通过获取第一图像，根据第一图像得到像素总数为偶数的正方形的原始图像，建立与原始图像尺寸相同的第二图像，其次遍历原始图像，并将原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，第一像素点为原始图像中的任意一个未经映射的像素点，然后根据第三图像中的每个像素点更新原始图像中的像素点区域上的像素点的像素值，将完成像素值更新的原始图像作为加密图像，最后输出密图像。该方法的图像加密效率高。
Description
技术领域
本发明涉及信息加密技术领域，具体而言，涉及一种图像加密方法、装置及电子设备。
背景技术
图像是人类获取、表达和传递的信息重要媒介。随着互联网和多媒体技术的迅猛发展，越来越多图像可以在网络上发布和传输。然而一些涉及个人隐私、商业机密或国家秘密的图像容易被恶意攻击者浏览、窃取、窜改、非法复制和传播，如果不对这些图像采取必要的安全保护措施，因为图像信息泄露带来的严重后果是不可估量的。因而，图像加密作为信息安全保护的核心技术。图像加密的应用愈来愈广泛，因而对图像加密技术的要求也愈来愈高。
目前，常用的图像加密方法是由美国学者JessicaFridrich于1998年首次提出的基于二维混沌映射的对称密码，但是，基于Fridrich思想的混沌图像加密的图像加密效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像加密方法、装置及电子设备，其旨在改善现有技术中存在的上述问题。
本发明提供一种技术方案：
本发明实施例提供了一种图像加密方法，所述方法包括：获取第一图像；根据所述第一图像得到原始图像；根据所述原始图像建立第二图像，其中，所述第二图像的尺寸与所述原始图像的尺寸相同；遍历所述原始图像，并以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，所述第一像素点为所述原始图像中的任意一个未经映射的像素点；根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。
作为进一步的，根据所述第一图像得到原始图像的步骤，包括：判断所述第一图像是否是像素总数为偶数的正方形图像；如果所述第一图像是像素总数为偶数的正方形图像，则以所述第一图像作为原始图像；如果所述第一图像不是像素总数为偶数的正方形图像，则将所述第一图像进行扩展，得到像素总数为偶数的正方形的原始图像。
作为进一步的，以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上的步骤，包括：
以所述原始图像中的第一像素点(i,j)为基准点，获取与所述基准点(i,j)相同行相邻列的像素点(i,j+1)，以像素点(i,j+1)和所述基准点(i,j)构成像素点区域；
将所述基准点(i,j)映射到所述第二图像中的像素点(i',j')的计算公式为：
其中，(i,j)表示所述原始图像中第i行，第j列的像素点的位置，(i',j')表示所述第二图像中与所述像素点(i,j)对应的像素点的位置，i＝0,1,2,3,...,N-1，j＝0,2,4,...,N-2，N是所述原始图像的像素总数，a和d是常数参数，a取值范围是1到2128之间的整数，并且排除其中是N的倍数的数；d的取值范围是1到2128之间的整数；
将所述基准点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给所述第二图像中的像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)；
将像素点(i,j+1)映射到所述第二图像中的像素点(i",j")的计算公式为：
将所述原始图像中的像素点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给所述第二图像中像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)；
将所述原始图像中的像素点(i,j+1)的像素值I(i,j+1)赋值给所述第二图像的像素点(i",j")，得到像素点(i",j")的像素值p(i",j")，其中，p(i",j")＝I(i,j+1)。
作为进一步的，根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像的步骤，包括：
根据所述像素点(i',j')的像素值p(i',j')和所述像素点(i",j")的像素值p(i",j")更新所述原始图像中的像素区域像的基准点(i,j)的像素值，得到对应的基准点像素值c(i,j)的计算公式如下：
其中，x0和y0是中间变量，t,u,w是三个中间变量，他们的初值分别是u＝w＝0，t＝1，其中，at,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，at,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生；
更新所述原始图像中像素点(i,j+1)的像素值，得到对应的像素值c(i,j+1)，像素值c(i,j+1)通过如下公式计算得到：
c(i,j+1)＝w＝x0+dt mod 256，
其中，所述dt,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，dt,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生；
以完成所有像素点像素值更新后的原始图像作为加密图像。
作为进一步的，所述图像加密方法还包括：输出所述加密图像。
本发明实施例还提供了一种图像加密装置，所述装置包括：
获取第一图像模块，用于获取第一图像；
原始图像生成模块，用于根据所述第一图像得到原始图像；
建立第二图像模块，用于根据所述原始图像建立第二图像，其中，所述第二图像的尺寸与所述原始图像的尺寸相同；
第三图像生成模块，用于遍历所述原始图像，并以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，所述第一像素点所述原始图像中的任意一个未经映射的像素点；
加密图像生成模块，用于根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。
本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
处理器；
存储器，所述存储器与所述处理器连接；以及
图像加密装置，所述图像加密装置存储于所述存储器中并包括一个或者多个由所述处理器执行的软件功能模块，其包括：
获取第一图像模块，用于获取第一图像，其中，所述第一图像是摄像装置采集得到的图像；
原始图像生成模块，用于根据所述第一图像得到原始图像；
建立第二图像模块，用于根据所述原始图像建立第二图像，其中，所述第二图像的尺寸与所述原始图像的尺寸相同；
第三图像生成模块，用于遍历所述原始图像，并以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，所述第一像素点所述原始图像中的任意一个未经映射的像素点；
加密图像生成模块，用于根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。
本发明实施例提出的一种图像加密方法、装置及电子设备，所述图像加密方法通过获取第一图像，根据第一图像得到像素总数为偶数的正方形的原始图像，建立与原始图像尺寸相同的第二图像，遍历原始图像，并将原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，第一像素点为原始图像中的任意一个未经映射的像素点，根据第三图像中的每个像素点更新原始图像中的像素点区域上的像素点的像素值，将完成像素值更新的原始图像作为加密图像。该方法的图像加密效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明施例提供的电子设备100的方框示意图。
图2示出了本发明实施例中提供的一种图像加密方法流程图。
图3示出了图2中步骤S200的流程图。
图4示出了本发明一种实施方式的原始图像。
图5示出了本发明一种实施方式的原始图像的直方图。
图6示出了本发明一种实施方式的加密图像。
图7示出了本发明一种实施方式的加密图像的直方图。
图8示出了本发明实施例提供的一种图像加密装置200方框结构示意图。
图9示出了原始图像生成模块220的方框结构示意图。
图标：100－电子设备；101－存储器；102－存储控制器；103－处理器；104－外设接口；105－摄像装置；106－显示装置；200－图像加密装置；210－获取第一图像模块；220－原始图像生成模块；221－第一执行单元；222－第二执行单元；－223第三执行单元；230－建立第二图像模块；240－第三图像生成模块；250－加密图像生成模块；260－图像输出模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，图1示出了本发明施例提供的电子设备100的方框示意图。电子设备100可以是，但不限于智能手机、平板电脑、膝上便携计算机、车载电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、穿戴式移动终端、台式电脑等。所述电子设备100包括存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、摄像装置105、显示装置106和图像加密装置200。
所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、摄像装置105和显示装置106各个元件之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述图像加密装置200包括至少一个可以以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述电子设备100的操作系统(operationsystem，OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中储存的可执行模块或计算机程序，例如所述图像加密装置200包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read－Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read－Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read－Only Memory，EEPROM)等。存储器101用于储存程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，本发明任一实施例解释的流程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。
处理器103可以是一种集成芯片，具有信号处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)、语音处理器以及视频处理器等；还可以是数字处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口104用于将各种输入/输出装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104、处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，它们可以分别由独立的芯片实现。
摄像装置105用于采集图像，在本发明实施例中，摄像装置105可以是，但不限于单目摄像装置或者多目摄像装置。
显示装置106用于实现用户与电子设备100之间的交互，例如，但不限于显示装置106可以将经过图像加密后的加密图像进行显示。
在本发明实施例中，图像加密装置200用于实现图像加密，图像加密装置200可以通过以下方法实现图像加密。
请参阅图2，图2示出了本发明实施例中提供的一种图像加密方法流程图。以下对图像加密方法进行详细阐述。在本发明实施例中，图像加密方法包括以下步骤：
步骤S100：获取第一图像。
在本发明实施例中，第一图像是由摄像装置采集得到的图像，也可以是经过集成、组合等处理得到的图像。第一图像是需要加密的图像，可以是彩色的图像，也可以是黑白的图像。
步骤S200：根据第一图像得到原始图像。
在本发明实施例中，为了使得加密效果更好，将根据需要加密的第一图像得到原始图像，再基于原始图像进行图像加密。在本发明实施例中，步骤S200包括步骤S210、步骤S220和步骤S230三个子步骤。请参阅图3，图3示出了图2中步骤S200的流程图。以下，对步骤S210、步骤S220和步骤S230进行详细阐述。
步骤S210：判断第一图像是否是像素总数为偶数的正方形图像。
在本发明实施例中，步骤S210的具体实施方式可以是，先判断第一图像是否是正方形图像，如果第一图像是正方形图像，则判断正方形的第一图像的像素总数是否是偶数的。在本发明实施例中，像素总数指的是第一图像中包括的像素点的数量。
步骤S220：如果第一图像是像素总数为偶数的正方形图像，则以第一图像作为原始图像。
在本发明实施例中，如果第一图像满足了加密图像的规格要求，即第一图像是像素总数为偶数的正方形图像，那么可以对图像进行去噪、增强等预处理，以经过预处理后的第一图像作为原始图像。
步骤S230：如果第一图像不是像素总数为偶数的正方形图像，则将第一图像进行扩展，得到像素总数为偶数的正方形的原始图像。
在本发明实施例中，如果第一图像是像素总数是奇数的正方形图像，则通过将第一图像进行扩展，得到具有像素总数为偶数的正方形图像，以该图像作为原始图像。如果第一图像不是正方形图像，则将第一图像进行扩展，得到具有像素总数为偶数的正方形图像，以该图像作为原始图像。
作为一种实施方式，将图像进行扩展的方式可以是，但不限于：1.将第一图像两个相邻的边进行尺寸扩展，得到行和列均为同一个偶数的正方形图像，该正方形图像包括第一图像区域和扩展区域，其中，第一图像区域包括像素值信息和位置信息。2.根据像素值信息和位置信息填补扩展区域的像素值，具体的，可以是，但不限将第一图像区域与扩展区域相邻的边缘的像素点的像素信息赋值给扩展区域的像素值。
作为一种实施方式，原始图像大小为256×256的尺寸标准，原始图像记为P＝{p(i,j)|0≤i≤255,0≤j≤255}，p(i,j)表示原始图像中第i行第j列像素的值。则原始图像的像素值总数是65536。
步骤S300：根据原始图像建立第二图像，其中，第二图像的尺寸与原始图像的尺寸相同。
在本发明实施例中，第二图像的尺寸与原始图像的尺寸相同，第二图像的像素值与原始图像的像素值可以不同。
步骤S400：遍历原始图像，并以原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，第一像素点为原始图像中的任意一个未经映射的像素点。
在本发明实施例中，第一像素点可以是每一行中的有间隔的多个像素点，这些像素点都可称为第一像素点。以第一像素点为基准点得到像素点区域的方式可以是，但不限于：获取与第一像素点相邻的像素点，具体的，可以是与第一像素点相同行相邻列的像素点，将该像素点与第一像素点构成像素点区域。则与该像素点向同行相邻列的另外一个像素点就可以是下一个第一像素点，依此，原始图像中有多个第一像素点以及多个像素点区域。
在本发明实施例中，通过依次获取每一个第一像素点和与该第一像素点相同行相邻列的像素点构成一个像素点区域，将该第一像素点和该第一像素相同行相邻列的像素点映射到第二图像中，作为一种实施方式，可以通过下述方式实现映射：
以原始图像中的第一像素点(i,j)为基准点，获取与基准点(i,j)相同行相邻列的像素点(i,j+1)，以像素点(i,j+1)和所述基准点(i,j)构成像素点区域。
将所述基准点(i,j)映射到所述第二图像中的像素点(i',j')的计算公式为公式(1)：
其中，(i,j)表示所述原始图像中第i行，第j列的像素点的位置，(i',j')表示所述第二图像中与所述像素点(i,j)对应的像素点的位置，
i＝0,1,2,3,...,N-1，j＝0,2,4,...,N-2，N是所述原始图像的像素总数，a和d是常数的映射参数，a取值范围是1到2128之间的整数，并且排除其中是N的倍数的数；d的取值范围是1到2128之间的整数。
将基准点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给第二图像中的像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)。
将像素点(i,j+1)映射到第二图像中的像素点(i",j")的计算公式为公式(2)：
将原始图像中的像素点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给第二图像中像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)。
将原始图像中的像素点(i,j+1)的像素值I(i,j+1)赋值给第二图像的像素点(i",j")，得到像素点(i",j")的像素值p(i",j")，其中，p(i",j")＝I(i,j+1)。
通过执行多次的获取第一像素点和该第一像素相同行相邻列的像素点，将第一像素点和该第一像素相同行相邻列的像素点映射到第二图像中，以及将第一像素点的像素值和该第一像素相同行相邻列的像素点的像素值分别映射到第二图像中与第一像素点对应的点位置上和与第一像素相同行相邻列的像素点的位置上，直到第一图像中的所有像素点都映射到第二图像中，得到第三图像。
作为一种实施方式，映射参数a和d的取值可以是a＝45，d＝170。则将所述基准点(i,j)映射到所述第二图像中的像素点(i',j')的计算公式为公式(3)：
将像素点(i,j+1)映射到第二图像中的像素点(i",j")的计算公式为公式(4)：
步骤S500：根据第三图像中的每个像素点更新原始图像中的像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。
在本发明实施例中，步骤S500的具体实施方式可以是：
根据第三图像中的像素点(i',j')的像素值p(i',j')和像素点(i",j")的像素值p(i",j")更新原始图像中的像素区域像的基准点(i,j)的像素值，得到对应的基准点像素值c(i,j)的计算公式如下：
其中，x0和y0是中间变量，t,u,w是三个中间变量，他们的初值分别是u＝w＝0，t＝1，其中，at,t＝1,2,...,N/2是映射参数序列，at,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生。
更新原始图像中像素点(i,j+1)的像素值，得到对应的像素值c(i,j+1)，像素值c(i,j+1)通过如下公式计算得到：
c(i,j+1)＝w＝x0+dt mod 256， (7)
其中，所述dt,t＝1,2,...,N/2是映射参数序列，dt,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生。
以完成所有像素点像素值更新后的原始图像作为加密图像。
作为一种实施方式，加密图像采用C＝{c(i,j)|0≤i≤255,0≤j≤255}来表示，其中，c(i,j)表示加密图像上第i行，第j列的像素点(i,j)的像素值。
在本发明实施例中，上述的映射参数序列a1,...,aN/2和d1,...,dN/2均由伪随机序列发生器产生，该伪随机序列发生器以密钥种子K作为输入，然后输出一串长度为N的伪随机序列k1k2k3,...,kN，a1,...,aN/2取伪随机序列k1k2k3,...,kN中的k1k2k3,...,kN/2，d1,...,dN/2取伪随机序列k1k2k3,...,kN中的kN/2+1,...,kN。
作为一种实施方式，取N＝256，则映射参数序列为：a1,...,a128，a1,...,a128和d1,...,d128，其中，伪随机序列为k1k2k3,...,k256，则a1,...,a128取伪随机序列k1k2k3,...,k256中的k1k2k3,...,k128，d1,...,d128取伪随机序列k1k2k3,...,k256中的k129,...,k256。
步骤S600：输出加密图像。
在本发明实施例中，步骤S600将步骤S500中得到的加密图像进行输出。
通过采用以上方案，在对图像进行加密时，只需要对图像所有像素值遍历一次，并且，遍历一次可同时对两个像素进行加密操作，即进行位置置换和像素值加密，提高了加密的效率。具体的，请参阅图4￣图6所述的一种实施方式得到的结果，其中，图4示出了本发明一种实施方式的原始图像，图5示出了本发明一种实施方式的原始图像的直方图，图6示出了本发明一种实施方式的加密图像，图7示出了本发明一种实施方式的加密图像的直方图。
直方图分析：直方图是图像信息统计规律的客观反映，一个好的图像加密算法应该使得密文图像在统计上不能提供任何有用的信息。比较理想的状态是加密过程将原始图像像素值的不均匀分布变成了像素值的均匀分布，使密文像素值在整个空间范围内的取值概率均等。通过对比图5和图7，可以看出，加密图像的直方图与原始图像的直方图完全不同，加密图像的直方图分布呈平坦而均匀的分布，这表明本发明实施例所述的图像加密方法能够有效抵抗基于统计分析的攻击，得到加密性好的加密图像。
相关性分析：数字图像中相邻像素的相关性通常很高，图像加密的目标之一就是降低相邻像素的相关性。为了分析相邻像素的相关性，首先在水平方向、垂直方向和对角方向上分别随机选择20000对相邻像素，然后根据公式(8)－(11)计算三个方向上的相关系数γxy。
其中，x和y分别表示图像中相邻2个像素点的像素值。
作为一种实施方式得到的加密图像的结果进行分析，请参阅表1，表1所示为加密三轮前后三个方向上的相关系数。表以示出了原始图像和加密图像的在水平方向、垂直方向和对角方向的对比。在本发明实施例中，原始图像是明文图像，加密图像是密文图像。
表1
由表1可见，原始图像的相邻像素高度相关，相关系数接近于1，而加密后相邻像素相关系数接近于0，明文的统计信息被很好地扩散到随机的密文中。
加密时间分析：由于本发明一种实施方式中的图像加密方法将置乱和替代相混合，一次可同时处理两个像素，且加密运算为整数运算，不涉及浮点数的运算，因此本申请中的图像加密方法具有良好的加密速度。具体的，作为一种实施方式的加密时间分析结果，256×256大小图像完成三轮加密只需要0.064秒。
请参阅图8，图8示出了本发明实施例提供的一种图像加密装置200方框结构示意图。在本发明实施例中，图像加密装置200包括获取第一图像模块210、原始图像生成模块220、建立第二图像模块230、第三图像生成模块240、加密图像生成模块250和图像输出模块260。获取第一图像模块210、原始图像生成模块220、建立第二图像模块230、第三图像生成模块240、加密图像生成模块250和图像输出模块260之间依此连接。以下对获取第一图像模块210、原始图像生成模块220、建立第二图像模块230、第三图像生成模块240、加密图像生成模块250和图像输出模块260进行详细阐述。
获取第一图像模块210，用于获取第一图像。在本发明实施例中，获取第一图像模块210可以用于执行步骤S100，上述步骤S100所述内容适用于获取第一图像模块210，在此不再赘述。
原始图像生成模块220，用于根据第一图像得到原始图像。在本发明实施例中，原始图像生成模块220可以用于执行步骤S200，上述步骤S200所述内容适用于原始图像生成模块220，在此不再赘述。
在本发明实施例中，原始图像生成模块220包括第一执行单元221、第二执行单元222和第三执行单元223。第一执行单元221与第二执行单元222连接，二执行单元222与第三执行单元223连接。请参阅图9，图9示出了原始图像生成模块220的方框结构示意图。以下对第一执行单元221、第二执行单元222和第三执行单元22进行详细阐述。
第一执行单元221，用于判断第一图像是否是像素总数为偶数的正方形图像。在本发明实施例中，第一执行单元221可以用于执行步骤S210，上述步骤S210所述内容适用于第一执行单元221，在此不再赘述。
第二执行单元222，用于当第一图像是像素总数为偶数的正方形图像时，以第一图像作为原始图像。在本发明实施例中，第二执行单元222可以用于执行步骤S220，上述步骤S220所述内容适用于第二执行单元222，在此不再赘述。
第三执行单元223，用于当第一图像不是像素总数为偶数的正方形图像时，将第一图像进行扩展，得到像素总数为偶数的正方形的原始图像。在本发明实施例中，第三执行单元223可用于执行步骤S230，上述步骤S230所述内容适用于第三执行单元223，在此不再赘述。
建立第二图像模块230，用于根据原始图像建立第二图像，其中，第二图像的尺寸与原始图像的尺寸相同。在本发明实施例中，建立第二图像模块230可以用于执行步骤S300，上述步骤S300所述内容适用于建立第二图像模块230，在此不再赘述。
第三图像生成模块240，用于遍历原始图像，并以原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，第一像素点原始图像中的任意一个未经映射的像素点。在本发明实施例中，第三图像生成模块240可以用于执行步骤S400，上述步骤S400所述内容适用于第三图像生成模块240。在本发明实施例中，第三图像生成模块240还用于：
以原始图像中的第一像素点(i,j)为基准点，获取与基准点(i,j)相同行相邻列的像素点(i,j+1)，以像素点(i,j+1)和基准点(i,j)构成像素点区域；
将基准点(i,j)映射到第二图像中的像素点(i',j')的计算公式为公式(12)：
其中，(i,j)表示原始图像中第i行，第j列的像素点的位置，(i',j')表示所述第二图像中与像素点(i,j)对应的像素点的位置，i＝0,1,2,3,...,N-1，j＝0,2,4,...,N-2，N是原始图像的像素总数，a和d是常数参数，a取值范围是1到2128之间的整数，并且排除其中是N的倍数的数；d的取值范围是1到2128之间的整数。
将基准点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给第二图像中的像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)。
将像素点(i,j+1)映射到第二图像中的像素点(i",j")的计算公式为公式(13)：
将原始图像中的像素点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给第二图像中像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)。
将原始图像中的像素点(i,j+1)的像素值I(i,j+1)赋值给第二图像的像素点(i",j")，得到像素点(i",j")的像素值p(i",j")，其中，p(i",j")＝I(i,j+1)。
加密图像生成模块250，用于根据第三图像中的每个像素点更新原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。在本发明实施例中，加密图像生成模块250可以用于执行步骤S500，上述步骤S500所述内容适用于加密图像生成模块250。在本发明实施例中，加密图像生成模块250还用于：
根据像素点(i',j')的像素值p(i',j')和像素点(i",j")的像素值p(i",j")更新原始图像中的像素区域像的基准点(i,j)的像素值，得到对应的基准点像素值c(i,j)的计算公式如下公式(14)－(15)所述：
其中，x0和y0是中间变量，t,u,w是三个中间变量，他们的初值分别是u＝w＝0，t＝1，其中，at,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，at,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生。
更新原始图像中像素点(i,j+1)的像素值，得到对应的像素值c(i,j+1)，像素值c(i,j+1)通过如下公式(16)计算得到：
c(i,j+1)＝w＝x0+dt mod 256， (16)
其中，所述dt,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，dt,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生。
以完成所有像素点像素值更新后的原始图像作为加密图像。
图像输出模块260，用于输出加密图像。在本发明实施例中，图像输出模块260可以用于执行步骤S600，上述步骤S600所述内容适用于图像输出模块260，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的一种图像加密方法、装置及电子设备，首先通过获取第一图像，根据第一图像得到原始图像，根据原始图像建立第二图像，其中，第二图像的尺寸与原始图像的尺寸相同，其次遍历原始图像，并以原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，第一像素点为原始图像中的任意一个未经映射的像素点，最后根据第三图像中的每个像素点更新原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像，该图像加密方法具有良好的加密速度，加密效果好，加密效率高。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种图像加密方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一图像；
根据所述第一图像得到原始图像；
根据所述原始图像建立第二图像，其中，所述第二图像的尺寸与所述原始图像的尺寸相同；
遍历所述原始图像，并以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，所述第一像素点为所述原始图像中的任意一个未经映射的像素点；
根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。
2.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，根据所述第一图像得到原始图像的步骤，包括：
判断所述第一图像是否是像素总数为偶数的正方形图像；
如果所述第一图像是像素总数为偶数的正方形图像，则以所述第一图像作为原始图像；
如果所述第一图像不是像素总数为偶数的正方形图像，则将所述第一图像进行扩展，得到像素总数为偶数的正方形的原始图像。
3.根据权利要求2所述的图像加密方法，其特征在于，以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上的步骤，包括：
以所述原始图像中的第一像素点(i,j)为基准点，获取与所述基准点(i,j)相同行相邻列的像素点(i,j+1)，以像素点(i,j+1)和所述基准点(i,j)构成像素点区域；
将所述基准点(i,j)映射到所述第二图像中的像素点(i',j')的计算公式为：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "">
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<mtr>
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<mi>mod</mi>
<mi>N</mi>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，(i,j)表示所述原始图像中第i行，第j列的像素点的位置，(i',j')表示所述第二图像中与所述像素点(i,j)对应的像素点的位置，i＝0,1,2,3,...,N-1，j＝0,2,4,...,N-2，N是所述原始图像的像素总数，a和d是常数参数，a取值范围是1到2128之间的整数，并且排除其中是N的倍数的数；d的取值范围是1到2128之间的整数；
将所述基准点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给所述第二图像中的像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)；
将像素点(i,j+1)映射到所述第二图像中的像素点(i",j")的计算公式为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
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<mo>&prime;</mo>
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<mi> </mi>
<mi>mod</mi>
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<mi>N</mi>
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</mtr>
</mtable>
</mfenced>
将所述原始图像中的像素点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给所述第二图像中像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)；
将所述原始图像中的像素点(i,j+1)的像素值I(i,j+1)赋值给所述第二图像的像素点(i",j")，得到像素点(i",j")的像素值p(i",j")，其中，p(i",j")＝I(i,j+1)。
4.根据权利要求3所述的图像加密方法，其特征在于，根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像的步骤，包括：
根据所述像素点(i',j')的像素值p(i',j')和所述像素点(i",j")的像素值p(i",j")更新所述原始图像中的像素区域像的基准点(i,j)的像素值，得到对应的基准点像素值c(i,j)的计算公式如下：
<mrow>
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<mo>,</mo>
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其中，x0和y0是中间变量，t,u,w是三个中间变量，他们的初值分别是u＝w＝0，t＝1，其中，at,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，at,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生；
更新所述原始图像中像素点(i,j+1)的像素值，得到对应的像素值c(i,j+1)，像素值c(i,j+1)通过如下公式计算得到：
c(i,j+1)＝w＝x0+dt mod 256，
其中，所述dt,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，dt,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生；
以完成所有像素点像素值更新后的原始图像作为加密图像。
5.根据权利要求1－4任一项所述的图像加密方法，其特征在于，所述方法还包括：
输出所述加密图像。
6.一种图像加密装置，其特征在于，所述装置包括：
获取第一图像模块，用于获取第一图像；
原始图像生成模块，用于根据所述第一图像得到原始图像；
建立第二图像模块，用于根据所述原始图像建立第二图像，其中，所述第二图像的尺寸与所述原始图像的尺寸相同；
第三图像生成模块，用于遍历所述原始图像，并以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，所述第一像素点所述原始图像中的任意一个未经映射的像素点；
加密图像生成模块，用于根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。
7.根据权利要求6所述的图像加密装置，其特征在于，所述原始图像生成模块包括：
第一执行单元，用于判断所述第一图像是否是像素总数为偶数的正方形图像；
第二执行单元，用于当所述第一图像是像素总数为偶数的正方形图像时，以所述第一图像作为原始图像；
第三执行单元，用于当所述第一图像不是像素总数为偶数的正方形图像时，将所述第一图像进行扩展，得到像素总数为偶数的正方形的原始图像。
8.根据权利要求7所述的图像加密装置，其特征在于，所述第三图像生成模块还用于：
以所述原始图像中的第一像素点(i,j)为基准点，获取与所述基准点(i,j)相同行相邻列的像素点(i,j+1)，以像素点(i,j+1)和所述基准点(i,j)构成像素点区域；
将所述基准点(i,j)映射到所述第二图像中的像素点(i',j')的计算公式为：
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<mi>N</mi>
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<mo>,</mo>
</mrow>
其中，(i,j)表示所述原始图像中第i行，第j列的像素点的位置，(i',j')表示所述第二图像中与所述像素点(i,j)对应的像素点的位置，i＝0,1,2,3,...,N-1，j＝0,2,4,...,N-2，N是所述原始图像的像素总数，a和d是常数参数，a取值范围是1到2128之间的整数，并且排除其中是N的倍数的数；d的取值范围是1到2128之间的整数；
将所述基准点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给所述第二图像中的像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)；
将像素点(i,j+1)映射到所述第二图像中的像素点(i",j")的计算公式为：
<mfenced open = "{" close = "">
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</mtable>
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将所述原始图像中的像素点(i,j)的像素值I(i,j)赋值给所述第二图像中像素点(i',j')，得到像素点(i',j')的像素值p(i′,j′)，其中，p(i′,j′)＝I(i,j)；
将所述原始图像中的像素点(i,j+1)的像素值I(i,j+1)赋值给所述第二图像的像素点(i",j")，得到像素点(i",j")的像素值p(i",j")，其中，p(i",j")＝I(i,j+1)。
9.根据权利要求8所述的图像加密装置，其特征在于，所述加密图像生成模块还用于：
根据所述像素点(i',j')的像素值p(i',j')和所述像素点(i",j")的像素值p(i",j")更新所述原始图像中的像素区域像的基准点(i,j)的像素值，得到对应的基准点像素值c(i,j)的计算公式如下：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "">
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<mo>,</mo>
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其中，x0和y0是中间变量，t,u,w是三个中间变量，他们的初值分别是u＝w＝0，t＝1，其中，at,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，at,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生；
更新所述原始图像中像素点(i,j+1)的像素值，得到对应的像素值c(i,j+1)，像素值c(i,j+1)通过如下公式计算得到：
c(i,j+1)＝w＝x0+dt mod 256，
其中，所述dt,t＝1,2,...,N/2是Henon参数序列，dt,t＝1,2,...,N/2由伪随机序列发生器产生；
以完成所有像素点像素值更新后的原始图像作为加密图像。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
存储器，所述存储器与所述处理器连接；以及
图像加密装置，所述图像加密装置存储于所述存储器中并包括一个或者多个由所述处理器执行的软件功能模块，其包括：
获取第一图像模块，用于获取第一图像，其中，所述第一图像是摄像装置采集得到的图像；
原始图像生成模块，用于根据所述第一图像得到原始图像；
建立第二图像模块，用于根据所述原始图像建立第二图像，其中，所述第二图像的尺寸与所述原始图像的尺寸相同；
第三图像生成模块，用于遍历所述原始图像，并以所述原始图像中的第一像素点为基准点得到像素点区域，将所述像素点区域内的像素点的位置和像素值映射到所述第二图像中的相应位置上，得到第三图像，其中，所述第一像素点所述原始图像中的任意一个未经映射的像素点；
加密图像生成模块，用于根据所述第三图像中的每个像素点更新所述原始图像中的所述像素点区域上的像素点的像素值，得到加密图像。
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2017
- 2017-12-04 CN CN201711262002.8A patent/CN108021815B/zh active Active
Patent Citations (3)
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| CN108021815B (zh) | 2020-04-14 |
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