CN110430435A - 一种图像加密方法、装置、传感器及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像加密方法，包括：获取行加密序列和列加密序列，并从传感器的像素阵列部件中获取行加密序列各个元素对应的像素行；利用列加密序列对每一个像素行中的像素进行加密排序，得到各个像素行对应的加密像素行；按照预设排列顺序对加密像素行进行排列，得到加密图像；该方法可以在生成原始图像时进行加密，得到加密图像；该方法在拍摄图像后直接输出加密图像，保证了图像信息在采集输出后到被进行传统图像加密处理前的安全，弥补了现有图像加密技术的安全漏洞；此外，本发明还提供了一种图像加密装置、传感器及计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。

Description

一种图像加密方法、装置、传感器及可读存储介质
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，特别涉及一种图像加密方法、装置、传感器及计算机可读存储介质。
背景技术
随着信息技术的高速发展，信息安全显得尤为重要。对军工、商业和高尖端工业的图像信息和视频信息，需要非常严格的保密措施，以防止国家安全和经济受到威胁。
传统图像加密技术是在原始图像完成后，通过采用压缩、编码等方式对原始图像进行加密。这种加密技术仅可以对采集输出后得到的原始图像进行加密。如果原始图像在采集输出后，在被进行传统图像加密处理之前泄露，则原始图像就未得到任何加密保护，因此现有图像加密技术存在安全漏洞。
因此，如何解决现有图像加密技术存在安全漏洞的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种图像加密方法、装置、传感器及计算机可读存储介质，解决了现有图像加密技术存在图像从输出后到被进行传统图像加密处理前没有任何加密措施的安全漏洞的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种图像加密方法，包括：
获取行加密序列和列加密序列，并从传感器的像素阵列部件中获取所述行加密序列各个元素对应的像素行；
利用所述列加密序列对每一个所述像素行中的像素进行加密排序，得到各个所述像素行对应的加密像素行；
按照预设排列顺序对所述加密像素行进行排列，得到加密图像。
可选的，所述获取行加密序列和列加密序列，包括：
获取加密序列，利用所述加密序列获取行加密向量和列加密向量；
对所述行加密向量进行解码得到所述行加密序列，对所述列加密向量进行解码得到所述列加密序列。
可选的，利用所述加密序列获取行加密向量和列加密向量，包括：
对所述加密序列进行混沌加密，得到行混沌序列和列混沌序列；
利用所述行混沌序列获取所述行加密向量，利用所述列混沌序列获取所述列加密向量。
可选的，所述按照预设排列顺序对所述加密像素行进行排列，包括：
按照所述元素在所述行加密序列中的位置顺序对所述加密像素行进行排列。
本实施例还提供了一种图像加密装置，包括：
像素行获取模块，用于获取行加密序列和列加密序列，并从像素阵列部件中获取所述行加密序列各个元素对应的像素行；
像素行加密模块，用于利用所述列加密序列对每一个所述像素行中的像素进行加密排序，得到各个所述像素行对应的加密像素行；
加密图像获取模块，用于按照预设排列顺序对所述加密像素行进行排列，得到加密图像。
可选的，所述像素行获取模块，包括：
加密向量获取单元，用于获取加密序列，利用所述加密序列获取行加密向量和列加密向量；
加密序列获取单元，用于对所述行加密向量进行解码得到所述行加密序列，对所述列加密向量进行解码得到所述列加密序列。
可选的，所述加密向量获取单元，包括：
混沌序列获取子单元，用于对所述加密序列进行混沌加密，得到行混沌序列和列混沌序列；
加密向量获取子单元，用于利用所述行混沌序列获取所述行加密向量，利用所述列混沌序列获取所述列加密向量。
可选的，所述加密图像获取模块，包括：
排列单元，用于按照所述元素在所述行加密序列中的位置顺序对所述加密像素行进行排列。
本实施例还提供了一种传感器，包括处理器、序列产生部件、像素阵列部件、像素行读出部件、信号转换部件、加密部件和图像输出端口，其中：
所述序列产生部件与所述处理器相连，用于获取行加密序列和列加密序列，并将所述行加密序列和所述列加密序列发送给所述处理器；
所述处理器分别与所述像素行读出部件、加密部件相连，用于接收所述行加密序列和所述列加密序列，并将所述行加密序列发送给所述像素行读出部件和所述加密部件，将所述列加密序列发送给所述加密部件；
所述像素行读出部件分别与所述信号转换部件和所述像素阵列部件相连，用于按照所述行加密序列获取所述像素阵列部件中模拟信号像素行，并将所述模拟信号像素行发送给所述信号转换部件；
所述信号转换部件与所述加密部件相连，用于对所述模拟信号像素行进行数字化处理，得到像素行，并将所述像素行发送给所述加密部件；
所述加密部件跟所述图像输出端口相连，用于利用所述行加密序列和所述列加密序列对所述像素行进行加密排列，得到加密图像，并通过所述图像输出端口输出所述加密图像。
本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的图像加密方法。
可见，该方法利用行加密序列对图像中各个像素行的像素位置进行变换，再利用列加密序列将各个像素行进行加密排列，在空间范围内对图像的像素位置进行改变，以直接输出加密图像，即刚刚生成的图像即为加密图像。由于刚输出的图像即为经过加密的图像，故该方法可以保证图像信息在采集输出后到被进行传统图像加密处理前的安全，弥补了现有图像加密技术的安全漏洞，解决了现有图像加密技术存在图像从输出后到被进行传统图像加密处理前没有任何加密措施的安全漏洞的问题。
此外，本发明还提供了一种图像加密装置、传感器及计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种图像加密方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种图像加密装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种传感器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种图像加密方法流程图。该方法包括：
S101：获取行加密序列和列加密序列，并从传感器的像素阵列部件中获取行加密序列各个元素对应的像素行。
行加密序列被用来对传感器的像素阵列中的像素行排列进行加密，列加密序列被用来对各个像素行中的像素进行排列加密。对于获取行加密序列和列机密序列的方法，本实施例不做限定，例如可以预先设置好行加密序列和列加密序列，在进行图像拍摄时调用行加密序列和列加密序列，以直接生成加密图像；或者可以获取加密序列，再利用加密系统生成行加密序列和列加密序列。本实施例并不限定执行获取行加密序列和列加密序列的操作的时机，例如当行加密序列和列加密序列被预先设置好时，可以在接收到获取指令后立即获取行加密序列和列加密序列；或者当需要利用加密系统生成行加密序列和列加密序列时，可以在获取到加密序列后立即利用加密系统获取行加密序列和列加密序列。对于行加密序列和列加密序列中元素的个数，本实施例不做限定，行加密序列元素的个数与像素阵列部件的像素行数相同即可，列加密序列元素的个数与像素阵列部件的像素列数相同即可。
为了提高加密能力，以得到更好的加密效果，防止被破解，可以利用加密系统生成行加密序列和列加密序列。本实施例优选的，采用混沌加密系统生成行加密序列和列加密序列。
具体的，可以获取加密序列，并对加密序列进行混沌加密，得到行混沌序列和列混沌序列。本实施例并不限定获取的加密序列的数量，例如可以获取一个加密序列，利用该加密序列生成行混沌序列和列混沌序列。例如可以利用加密序列生成行混沌序列，再对加密序列进行元素数量变化处理，得到处理后加密序列，利用处理后加密序列生成列混沌序列。为了使行加密序列与列加密序列无关，进而提高加密能力，本实施例优选的，可以分别获取第一加密序列x0和第二加密序列y0，利用第一加密序列生成行混沌序列，利用第二加密序列生成列混沌序列。具体的，可以利用logistics映射表达式zk+1＝μzk(1-zk)分别生成两个混沌序列，即生成与第一加密序列对应的第一混沌序列和与第二加密序列对应的第二混沌序列。其中，μ为固定不变的参数，zk为z序列中第k个元素，zk+1为z序列中第k+1个元素。本实施例中，设置有第一预设间隔和第二预设间隔，利用第一预设间隔从第一混沌序列的首个元素开始对第一混沌序列进行间隔采样，即从第一混沌序列的首个元素开始，获取相隔距离为第一预设距离的元素，得到行混沌序列{xi},i＝1,2,…M，M表示像素行数，即像素阵列部件的像素行数。利用第二预设间隔从第二混沌序列的首个元素开始对第二混沌序列进行间隔采样，即从第二混沌序列的首个元素开始，获取相隔距离为第二预设距离的元素，得到列混沌序列{yj},j＝1,2,…N，N表示每个像素行的像素个数，即像素阵列部件的像素列数。对于第一预设间隔和第二预设间隔的具体大小，本实施例不做限定；像素阵列部件的像素行数和像素列数可以相同也可以不同，像素行数和像素列数的具体数值本实施例也不做限定。
在获得行混沌序列和列混沌序列后，利用行混沌序列获取行加密向量，利用列混沌序列获取列加密向量，进而获取行加密序列和列加密序列。具体的，按照重排顺序对行混沌序列和列混沌序列进行重排，得到行加密向量和列加密向量。重排顺序被预设好，用来对行混沌序列和列混沌序列进行重排，进而生成行加密向量和列加密向量。本实施例并不限定重排顺序的具体内容，可以为从小到大排列；或者可以为从大到小排列。本实施例采用从小到大的排列顺序对行混沌序列和列混沌序列进行重排以得到行加密向量和列加密向量。在得到行加密向量和列加密向量后，依次获取行加密向量中各个元素在行混沌序列中的位置序号，利用位置序号构成行加密序列。例如一个图像具有7行像素，即像素阵列部件具有7个像素行，即M＝7，其行混沌序列为{xi}＝{2,8,4,6,5,7,3}，经过重排得到的行加密向量为{Xm}＝{2,3,4,5,6,7,8}。依次获取{Xm}中的各个元素在{xi}中的位置序号，利用位置序号构成行加密序列。即{Xm}中的第一个元素Xm1＝2，其在{xi}中处于第一位，所以其位置序号为1；{Xm}中的第二个元素Xm2＝3，其在{xi}中处于第七位，所以其位置序号为7。以此类推，获得行加密序列利用同样的方法，可以获取列加密序列，具体获取过程在此不再赘述。
本实施例中，按照从上往下排列的顺序对像素阵列部件中的像素行进行行标号。当然，还可以采用其他的行标号方法，本实施例对此不做任何限定。在获取行加密序列后，从传感器的像素阵列部件中获取行加密序列各个元素对应的像素行，即行序号与行加密序列中每个元素的值对应的像素行。
S102：利用列加密序列对每一个像素行中的像素进行加密排序，得到各个像素行对应的加密像素行。
利用列加密序列对每一个像素行中的像素进行加密排序前，对每个像素行中的像素进行列标号，本实施例采用从左向右依次标号的方法对像素进行列标号。当然，还可以采用其他的列标号方法，本实施例对此不做任何限定。在进行列标号以后，将列标号按照列加密向量的顺序进行排列，以对各个像素行中的像素进行加密排序，得到与各个像素行对应的加密像素行。
S103：按照预设排列顺序对加密像素行进行排列，得到加密图像。
按照预设排列顺序对加密像素行进行排列，本实施例并不限定预设排列顺序的具体内容，例如可以为行加密序列中各个元素在行加密序列中的位置顺序，利用该位置顺序对各个加密像素行进行排列，得到加密图像。
应用本发明实施例提供的图像加密方法，利用混沌加密系统生成行加密序列和列加密序列，并利用行加密序列对图像中各个像素行的像素位置进行变换；再利用列加密序列将各个像素行进行加密排列，在空间范围内对图像的像素位置进行改变，以直接输出加密图像，即刚刚生成的图像即为加密图像。由于刚输出的图像即为经过加密的图像，故该方法可以保证图像信息在采集输出后到被进行传统图像加密处理前的安全，弥补了现有图像加密技术的安全漏洞，解决了现有图像加密技术存在图像从输出后到被进行传统图像加密处理前没有任何加密措施的安全漏洞的问题。
下面对本发明实施例提供的图像加密装置进行介绍，下文描述的图像加密装置与上文描述的图像加密方法可相互对应参照。
请参考图2，图2为本发明实施例提供的一种图像加密装置的结构示意图，包括：
像素行获取模块100，用于获取行加密序列和列加密序列，并从像素阵列部件中获取行加密序列各个元素对应的像素行；
像素行加密模块200，用于利用列加密序列对每一个像素行中的像素进行加密排序，得到各个像素行对应的加密像素行；
加密图像获取模块300，用于按照预设排列顺序对加密像素行进行排列，得到加密图像。
可选的，像素行获取模块100，包括：
加密向量获取单元，用于获取加密序列，利用加密序列获取行加密向量和列加密向量；
加密序列获取单元，用于对行加密向量进行解码得到行加密序列，对列加密向量进行解码得到列加密序列。
可选的，加密向量获取单元，包括：
混沌序列获取子单元，用于对加密序列进行混沌加密，得到行混沌序列和列混沌序列；
加密向量获取子单元，用于利用行混沌序列获取行加密向量，利用列混沌序列获取列加密向量。
可选的，加密图像获取模块300，包括：
排列单元，用于按照元素在行加密序列中的位置顺序对加密像素行进行排列。
下面对本发明实施例提供的传感器进行介绍，下文描述的传感器与上文描述的图像加密方法可相互对应参照。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种传感器的结构示意图，该传感器包括像素阵列部件10、像素行读出部件20、信号转换部件30、序列产生部件40、处理器50、加密部件60和图像输出端口70，其中：
序列产生部件40与处理器50相连，用于获取行加密序列和列加密序列，并将行加密序列和列加密序列发送给处理器50；
处理器50分别与像素行读出部件20、加密部件相连60，用于接收行加密序列和列加密序列，并将行加密序列发送给像素行读出部件20和加密部件60，将列加密序列发送给加密部件60；
像素行读出部件20分别与信号转换部件30和像素阵列部件10相连，用于按照行加密序列获取像素阵列部件20中模拟信号像素行，并将模拟信号像素行发送给信号转换部件30；
信号转换部件30与加密部件60相连，用于对模拟信号像素行进行数字化处理，得到像素行，并将像素行发送给加密部件60；
加密部件60跟图像输出端口70相连，用于利用行加密序列和列加密序列对像素行进行加密排列，得到加密图像，并通过图像输出端口70输出加密图像。
下面对本发明实施例提供的计算机可读存储介质进行介绍，下文描述的计算机可读存储介质与上文描述的图像加密方法可相互对应参照。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的图像加密方法的步骤。
该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应该认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系属于仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，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”或者其他任何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、物品或者传感器不仅包括那些要素，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、物品或者传感器所固有的要素。
以上对本发明所提供的图像加密方法、装置、传感器和计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种图像加密方法，其特征在于，包括：
获取行加密序列和列加密序列，并从传感器的像素阵列部件中获取所述行加密序列各个元素对应的像素行；
利用所述列加密序列对每一个所述像素行中的像素进行加密排序，得到各个所述像素行对应的加密像素行；
按照预设排列顺序对所述加密像素行进行排列，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，所述获取行加密序列和列加密序列，包括：
获取加密序列，利用所述加密序列获取行加密向量和列加密向量；
对所述行加密向量进行解码得到所述行加密序列，对所述列加密向量进行解码得到所述列加密序列。
3.根据权利要求2所述的图像加密方法，其特征在于，利用所述加密序列获取行加密向量和列加密向量，包括：
对所述加密序列进行混沌加密，得到行混沌序列和列混沌序列；
利用所述行混沌序列获取所述行加密向量，利用所述列混沌序列获取所述列加密向量。
4.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，所述按照预设排列顺序对所述加密像素行进行排列，包括：
按照所述元素在所述行加密序列中的位置顺序对所述加密像素行进行排列。
5.一种图像加密装置，其特征在于，包括：
像素行获取模块，用于获取行加密序列和列加密序列，并从像素阵列部件中获取所述行加密序列各个元素对应的像素行；
像素行加密模块，用于利用所述列加密序列对每一个所述像素行中的像素进行加密排序，得到各个所述像素行对应的加密像素行；
加密图像获取模块，用于按照预设排列顺序对所述加密像素行进行排列，得到加密图像。
6.根据权利要求5所述的图像加密装置，其特征在于，所述像素行获取模块，包括：
加密向量获取单元，用于获取加密序列，利用所述加密序列获取行加密向量和列加密向量；
加密序列获取单元，用于对所述行加密向量进行解码得到所述行加密序列，对所述列加密向量进行解码得到所述列加密序列。
7.根据权利要求6所述的图像加密装置，其特征在于，所述加密向量获取单元，包括：
混沌序列获取子单元，用于对所述加密序列进行混沌加密，得到行混沌序列和列混沌序列；
加密向量获取子单元，用于利用所述行混沌序列获取所述行加密向量，利用所述列混沌序列获取所述列加密向量。
8.根据权利要求5所述的图像加密装置，其特征在于，所述加密图像获取模块，包括：
排列单元，用于按照所述元素在所述行加密序列中的位置顺序对所述加密像素行进行排列。
9.一种传感器，其特征在于，包括处理器、序列产生部件、像素阵列部件、像素行读出部件、信号转换部件、加密部件和图像输出端口，其中：
所述序列产生部件与所述处理器相连，用于获取行加密序列和列加密序列，并将所述行加密序列和所述列加密序列发送给所述处理器；
所述处理器分别与所述像素行读出部件、加密部件相连，用于接收所述行加密序列和所述列加密序列，并将所述行加密序列发送给所述像素行读出部件和所述加密部件，将所述列加密序列发送给所述加密部件；
所述像素行读出部件分别与所述信号转换部件和所述像素阵列部件相连，用于按照所述行加密序列获取所述像素阵列部件中模拟信号像素行，并将所述模拟信号像素行发送给所述信号转换部件；
所述信号转换部件与所述加密部件相连，用于对所述模拟信号像素行进行数字化处理，得到像素行，并将所述像素行发送给所述加密部件；
所述加密部件跟所述图像输出端口相连，用于利用所述行加密序列和所述列加密序列对所述像素行进行加密排列，得到加密图像，并通过所述图像输出端口输出所述加密图像。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的图像加密方法。
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