CN112468677A - 一种数据加解密方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据加解密方法、装置及电子设备，在对图像进行加密时，能够依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，使得至少一个图像块的AC系数的统计特征值不再是原有的统计特征值，即使该调整后的统计特征值被攻击，得到的图像也不是原始图像，降低了图像被泄露的风险，提高安全性。

Description

一种数据加解密方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及数据处理领域，更具体的说，涉及一种数据加解密方法、装置及电子设备。

背景技术

在云端和互联网通信中，JPEG格式的数字图像具有文件体积较小、上传下载速度快的优点，被广泛应用于实际应用中。进一步，在传输JPEG格式的数字图像时，为了提高JPEG格式的数字图像传输的安全性，需要对JPEG格式的数字图像加密后再进行传输操作。

现有技术中，在对JPEG格式的数字图像进行加密时，采用对该数字图像对应的比特流中的AC系数进行加密操作，但是这种加密操作得到的数据容易受到明文攻击，导致被加密的数字图像泄露，安全性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种数据加解密方法、装置及电子设备，以解决现有技术中的加密方式安全性较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种数据加解密方法，包括：

获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

可选地，确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数，包括：

依据各个所述图像块的AC系数的统计特征值，统计得到每一所述统计特征值与对应的图像块数量的对应关系；

依据所述对应关系，确定出符合预设统计特征值筛选条件的目标统计特征值；

依据预先设定的统计特征调整参数确定规则，确定与所述目标统计特征值对应的统计特征调整参数。

可选地，所述统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数；

依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识，包括：

获取统计特征值大于所述统计特征调整阈值的第一目标图像块，并提取所述第一目标图像块的统计特征值中的符合所述统计特征调整个数的目标熵编码；

按照所述待加密图像的各个图像块的排列顺序，筛选出对应的统计特征值小于所述统计特征调整阈值、且与所述第一目标图像块数量相同的第二目标图像块；

将每一所述目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同；

依据所述中间比特流数据中的每一数据块对应的统计特征值是否进行调整的结果，确定所述中间比特流数据对应的特征调整标识。

可选地，将每一所述目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据，包括：

将各个所述第一目标图像块对应的目标熵编码进行置乱操作，得到置乱后的目标熵编码；

按照每一所述第二目标图像块的排列顺序，将每一所述置乱后的目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同。

一种数据加解密方法，包括：

获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

可选地，依据所述统计特征调整参数以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块，包括：

确定出所述特征调整标识中对应的标识为第一预设标识的第一图像块；所述第一预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量大于所述图像块的实际熵编码数量；

确定出所述特征调整标识中对应的标识为第二预设标识的第二图像块；所述第二预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量小于所述图像块的实际熵编码数量。

可选地，所述统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数；

依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流，包括：

计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之和，得到第一数值；

计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之差，得到第二数值；

确定出小于所述第一数值的第一图像块，并从所述第一图像块的AC系数的统计特征值中取出待处理熵编码；

确定出大于所述第二数值的第二图像块；

将一所述待处理熵编码添加到一所述第二图像块中，不同的所述待处理熵编码添加到的所述第二图像块不同。

可选地，将一所述待处理熵编码添加到一所述第二图像块中，包括：

对所有的所述待处理熵编码进行置乱操作，得到各个所述待处理熵编码对应的置乱后的待处理熵编码；

按照每一所述第二图像块的排列顺序，将一置乱后的待处理熵编码添加到一所述第二图像块对应的统计特征值中。

一种数据加解密装置，包括：

数据获取模块，用于获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

数据确定模块，用于确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

数据调整模块，用于依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

数据写入模块，用于将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

一种数据加解密装置，包括：

数据流获取模块，用于获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

图像确定模块，用于依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

图像调整模块，用于依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

一种电子设备，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

一种电子设备，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种数据加解密方法、装置及电子设备，在对图像进行加密时，能够依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，使得至少一个图像块的AC系数的统计特征值不再是原有的统计特征值，即使该调整后的统计特征值被攻击，得到的图像也不是原始图像，降低了图像被泄露的风险，提高安全性。

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数据加解密方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种数据加解密方法的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的再一种数据加解密方法的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的又一种数据加解密方法的方法流程图；

图5为本发明实施例提供的第五种数据加解密方法的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的一种数据加密方法的场景示意图；

图7为本发明实施例提供的一种数据解密方法的场景示意图；

图8为本发明实施例提供的一种数据加解密装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种数据加解密装置的结构示意图。

具体实施方式

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。

在云端和互联网通信中，JPEG格式的数字图像具有文件体积较小、上传下载速度快的优点，被广泛应用于实际应用中。进一步，在传输JPEG格式的数字图像时，为了提高JPEG格式的数字图像传输的安全性，需要对JPEG格式的数字图像加密后再进行传输操作。

现有技术中，在对JPEG格式的数字图像进行加密时，采用对该数字图像对应的比特流中的AC系数进行加密操作，具体的，可以使用加密密钥生成密钥流，然后使用密钥流对AC系数的扩展位进行异或操作，进而改变了AC系数的数值。但是这种加密方式，AC系数对应的统计特征图并未发生改变，能够对该统计特征图进行分析，得到AC系数的加密方式，进而对该图像进行破解，得到该真实的图像。

为了解决上述加密操作得到的数据容易受到明文攻击，导致被加密的数字图像泄露，安全性较低，本发明的发明人经过研究发现，若是能够对AC系数的统计特征值的内容进行调整，如将两个AC系数的统计特征值中的部分熵编码进行互换，或者将一个AC系数的统计特征值中的部分熵编码添加到另一AC系数的统计特征值中，这样能够改变AC系数原有的统计特征值，进而使得AC系数的统计特征图也发生改变，无法根据统计特征图分析出AC系数的加密方式，降低被破解的风险，提高图像加密的安全性。

具体的，在对图像进行加密时，能够依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，使得至少一个图像块的AC系数的统计特征值不再是原有的统计特征值，即使该调整后的统计特征值被攻击，得到的图像也不是原始图像，降低了图像被泄露的风险，提高安全性。

在上述内容的基础上，本发明实施例提供了一种数据加解密方法，参照图1，可以包括：

S11、获取待加密图像的比特流数据。

所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值。

在得到一图像，本实施例称为JPEG图像文件格式的待加密图像后，对该待加密图像进行解码，得到JPEG比特流，本实施例称为比特流数据。

比特流数据中包括该待加密图像中的各个图像块的AC系数的统计特征值，AC系数的统计特征值为，AC系数中包括的熵编码的数量，如为22236547……

S12、确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数。

本实施例中，所述统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数。统计特征调整阈值为设定的提取或添加熵编码的边界值，统计特征调整个数为提取或添加熵编码的个数，如计特征调整阈值为5，统计特征调整个数为3。即需要将图像块的AC系数的统计特征值≥5的AC系数中提取出3个熵编码，并添加到＜5的图像块的AC系数的统计特征值中。

在实际应用中，所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数是需要与待加密图像匹配的，不同的待加密图像对应的统计特征调整参数不同，具体的，参照图2，给出了确定统计特征调整参数的具体过程，具体包括如下步骤：

S21、依据各个所述图像块的AC系数的统计特征值，统计得到每一所述统计特征值与对应的图像块数量的对应关系。

根据上述论述，每一图像块都有对应的AC系数的统计特征值，如为22236547……，有些图像块对应的AC系数的统计特征值是相同的，现统计统计特征值与图像块数量的对应关系，具体的，统计所有的图像块中，每一统计特征值出现的次数，如每一图像块都有对应的AC系数的统计特征值，如为22236547……，则2出现的次数为3次，3出现的次数为1次，其他类同。

依据上述的统计方式，能够统计得到每一所述统计特征值与对应的图像块数量的对应关系，本实施例中的对应关系也称为统计特征图。

S22、依据所述对应关系，确定出符合预设统计特征值筛选条件的目标统计特征值。

在确定上述的对应关系后，获取预设统计特征值筛选条件，该条件用于从多个统计特征值中确定出一目标统计特征值，该目标统计特征值一般为对应的图像块数量最大的统计特征值，或者是与对应的图像块数量最大的统计特征值相差预设差值的统计特征值。

S23、依据预先设定的统计特征调整参数确定规则，确定与所述目标统计特征值对应的统计特征调整参数。

一般来说，统计特征调整阈值为上述的目标统计特征值，统计特征调整个数为与目标统计特征值相匹配的数值，一般与目标统计特征值相差预设数值。如，统计特征调整阈值为5，统计特征调整个数为3。

本实施例中，还可以采用其他方式确定统计特征调整参数，只需要满足确定的统计特征调整参数是与上述的统一特征图相匹配即可。

具体的,确定特征调整参数的过程可以是：

首先在满足a小于等于T的情况下，技术人员随机确定统计特征阈值T和统计特征调整个数a。然后，使用N表示图像块AC系数熵编码，即AC系数的统计特征值的个数，M表示在JPEG图像比特流中特征值小于T的AC系数熵编码的个数，若满足N大于等于M，则说明选择的a、T无问题，若确定出来的N小于M，则需要重新选择a、T，直至满足N大于等于M时停止，使得提取的信息能够完全添加到满足上述条件的图像块熵编码中。

S13、依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识。

本实施例中，为了保证数据的安全性，本实施例中，提取出部分图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，然后依据统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将提取出的熵编码添加到另一部分图像块的AC系数的统计特征值中，具体的，提取出一个图像块的熵编码之后，将其添加到另一图像块的AC系数的统计特征值中，然后执行提取出一个图像块的熵编码这一步骤，即可实现AC系数的统计特征值的改变，进而降低数据被破解的可能性。

在进行上述的熵编码的提取和添加之后，即可得到中间比特流数据，然后依据所述中间比特流数据中的每一数据块对应的统计特征值是否进行调整的结果，得到所述中间比特流数据对应的特征调整标识。具体的，特征调整标识可以是一串数字，对于中间比特流数据中的每一数据块，若其未被提取和添加熵编码，可以使用0标识，若其未被提取熵编码，可以使用1-标识，若其未被添加熵编码，可以使用1+标识。除了本实施例这种标识方式之外，还可以使用其他标识方式，只要是能够区分出一数据块是否被调整、以及在被调整时，是添加了熵编码还是提取了熵编码。

S14、将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

在得到上述的特征调整标识以及所述统计特征调整参数之后，可以对其进行RLC(Radio Link Control，无线链路层控制协议)编码，然后将编码结果写入中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据，进而能够将加密后的比特流数据输出至其他设备，其他设备接收到该加密后的比特流数据之后，就可以进行与上述加密操作相反的解密操作，最终得到上述的待加密图像。

本实施例中，在对图像进行加密时，能够依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，使得至少一个图像块的AC系数的统计特征值不再是原有的统计特征值，即使该调整后的统计特征值被攻击，得到的图像也不是原始图像，降低了图像被泄露的风险，提高安全性。

另外，本发明能够大幅度修改加密后JPEG比特流中AC系数的统计特征值，由于加密密钥是根据图像的统计特征值自适应生成，故本方法能够提高加密密钥的安全性，提高算法抗击选择明文攻击的能力。

其次，本方法在加密后保留了比特流中AC系数熵编码中的霍夫曼编码和扩展位编码之间的对应关系，满足JPEG编码解码的需求，使得加密后的比特流能够被正确解码为类似伪随机噪声，内容不可知的密文图像。

最后，由于在AC系数加密过程中没有改变原始图像块DCT系数的AC系数，从而使得加密后的比特流长度变化不大，与现有算法相比，减少了文件扩展量。

上述介绍了需要得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识，现对其具体实现过程进行介绍，具体的，参照图3，步骤S12可以包括：

S31、获取统计特征值大于所述统计特征调整阈值的第一目标图像块，并提取所述第一目标图像块的统计特征值中的符合所述统计特征调整个数的目标熵编码。

由于已经预先知道每一图像块的AC系数的统计特征值以及上述的统计特征调整阈值，筛选出统计特征值大于所述统计特征调整阈值的图像块，并作为第一目标图像块，然后从第一目标图像块中的统计特征值提取出符合所述统计特征调整个数的目标熵编码，如在统计特征调整个数为3个时，可以提取出统计特征值中的前3个或者后3个熵编码，并作为目标熵编码。

本实施例中，对每一第一目标图像块均进行熵编码提取操作。

S32、按照所述待加密图像的各个图像块的排列顺序，筛选出对应的统计特征值小于所述统计特征调整阈值、且与所述第一目标图像块数量相同的第二目标图像块。

根据上述确定第一目标图像块的方式相同，筛选出对应的统计特征值小于所述统计特征调整阈值，其中，在进行筛选时，是按照待加密图像的各个图像块的排列顺序，第二目标图像块的数量与第一目标图像块的数量相同。

若对应的统计特征值小于所述统计特征调整阈值的图像块的数量较多，大于第一目标图像块的数量，则按照待加密图像的各个图像块的排列顺序，从前往后筛选出与第一目标图像块的数量相同的第二目标图像块。

S33、将每一所述目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据。

不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同。

在实际应用中，可以将得到的第一个第一目标图像块中提取的熵编码添加到第一个第二目标图像块中，将得到的第二个第一目标图像块中提取的熵编码添加到第二个第二目标图像块中，以此类推，直到将得到的最后一个第一目标图像块中提取的熵编码添加到最后一个第二目标图像块中。

举例来说，假设从第一目标图像块中提取的目标熵编码是后边几位，则将提取出的熵编码添加到第二目标图像块的熵编码的最后，假设从第一目标图像块中提取的目标熵编码是开始几位，则将提取出的熵编码添加到第二目标图像块的熵编码的开始。

更进一步的，为了提高加密的安全等级，在得到目标熵编码之后，可以对目标熵编码进行置乱操作，其中，置乱是一种加密方式，对目标熵编码进行置乱操作之后，可以改变各个目标熵编码的先后顺序，并得到置乱后的目标熵编码。其中，置乱后的目标熵编码是将各个目标熵编码的先后顺序进行调整后的目标熵编码。

然后按照每一所述第二目标图像块的排列顺序，将每一所述置乱后的目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同。

具体的，将第一个置乱后的目标熵编码添加到第一个所述第二目标图像块对应的统计特征值中，将第二个置乱后的目标熵编码添加到第二个所述第二目标图像块对应的统计特征值中，以此类推，直到将所有的置乱后的目标熵编码添加完毕时停止、且需保证不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同。

由此可知，将每一所述目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据，包括：将各个所述第一目标图像块对应的目标熵编码进行置乱操作，得到置乱后的目标熵编码；按照每一所述第二目标图像块的排列顺序，将每一所述置乱后的目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同。

S34、依据所述中间比特流数据中的每一数据块对应的统计特征值是否进行调整的结果，确定所述中间比特流数据对应的特征调整标识。

具体的，依据所述中间比特流数据中的每一数据块对应的统计特征值是否进行调整的结果，得到所述中间比特流数据对应的特征调整标识。具体的，特征调整标识可以是一串数字，对于中间比特流数据中的每一数据块，若其未被提取和添加熵编码，可以使用0标识，若其未被提取熵编码，可以使用1-标识，若其未被添加熵编码，可以使用1+标识。除了本实施例这种标识方式之外，还可以使用其他标识方式，只要是能够区分出一数据块是否被调整、以及在被调整时，是添加了熵编码还是提取了熵编码。

需要说明的是，对数据块是否被调整进行标识，还能够避免调整后的数据块对应同一统计特征值，而无法对数据块进行区分而带来的无法解密的问题。

另外，本实施例中的其他步骤的具体实现过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

本实施例中，基于用户选取的统计特征调整阈值和统计特征调整个数。在图像块中提取AC系数统计特征值大于统计特征调整阈值、且符合统计特征调整个数的AC系数图像块熵编码流，拼接到AC系数统计特征值小于统计特征调整阈值的图像块熵编码中。同时生成特征调整标识，该特征调整标识用于记录图像块熵编码是否进行修改，由二进制数字组成。此外将特征调整标识以及统计特征调整参数使用RLC编码进行压缩，减少其存储使用的文件空间，并将压缩后的数据存储在JPEG比特流的头文件的标记字段中，保证图像接收端能够依据特征调整标识以及统计特征调整参数进行数据解密操作。

上述实施例主要介绍了加密的过程，在上述实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种数据加解密方法，主要介绍解密的过程，解密过程为加密过程的逆过程，首先从加密比特流的头文件中提取统计特征调整参数以及特征调整标识，并进行解码，恢复得到统计特征调整参数以及特征调整标识，然后根据统计特征调整参数以及特征调整标识对JPEG比特流密文进行解密，恢复得到原始JPEG比特流。

参照图4，数据加解密方法可以包括：

S41、获取待解密图像的加密后的比特流数据。

在实际应用中，接收端接收到待解密图像之后，对该待解密图像进行RLC以及其他解码操作，得到JPEG比特流密文，本实施例称为加密后的比特流数据。

所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码。

本实施例中的加密后的比特流数据即为通过上述的加密方法得到的加密后的比特流数据。

S42、依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块。

根据上述相应内容，对于中间比特流数据中的每一数据块，若其未被提取和添加熵编码，可以使用0标识，若其未被提取熵编码，可以使用1-标识，若其未被添加熵编码，可以使用1+标识，则本实施例中的统计特征值被调整过的待调整图像块对应的标识为1-或1+。

本发明的另一实施例中，步骤S42可以包括：

1)确定出所述特征调整标识中对应的标识为第一预设标识的第一图像块；所述第一预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量大于所述图像块的实际熵编码数量。

本实施例中的第一预设标识可以是1+，即筛选出对应的标识为1+的图像块，并作为第一图像块。

2)确定出所述特征调整标识中对应的标识为第二预设标识的第二图像块；所述第二预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量小于所述图像块的实际熵编码数量。

本实施例中的第二预设标识可以是1-，即筛选出对应的标识为1-的图像块，并作为第二图像块。

S43、依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

本实施例中的统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数。

在实际应用中，参照图5，步骤S43可以包括：

S51、计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之和，得到第一数值。

仍以上述的统计特征调整阈值为5，统计特征调整个数为3为例，则第一数值为8。

S52、计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之差，得到第二数值。

仍以上述的统计特征调整阈值为5，统计特征调整个数为3为例，则第二数值为2。

S53、确定出小于所述第一数值的第一图像块，并从所述第一图像块的AC系数的统计特征值中取出待处理熵编码。

本实施例中，取出的待处理熵编码的个数为统计特征调整个数，如为3，在第一图像块进行熵编码的添加时，若添加到第一图像块的熵编码的前边，则从第一图像块的熵编码的前边取出3个，若添加到第一图像块的熵编码的最后，则从第一图像块的熵编码的最后取出3个。

S54、确定出大于所述第二数值的第二图像块。

本实施例中确定出的第二图像块即为在进行加密时取出熵编码的图像块，所以本实施例中，需要确定出第二图像块，然后将提取出的熵编码再重新添加到第二图像块中。

S55、将一所述待处理熵编码添加到一所述第二图像块中。

不同的所述待处理熵编码添加到的所述第二图像块不同。

在实际应用中，若是在加密过程中，并未对提取出的熵编码进行置乱操作，则按照可以将得到的第一个第一图像块中提取的熵编码添加到第一个第二图像块中，将得到的第二个第一图像块中提取的熵编码添加到第二个第二图像块中，以此类推，直到将得到的最后一个第一图像块中提取的熵编码添加到最后一个第二图像块中。

但是，若在加密过程中，对提取出的熵编码进行置乱操作，则此时也需要对所有的所述待处理熵编码进行置乱操作，得到各个所述待处理熵编码对应的置乱后的待处理熵编码，然后按照每一所述第二图像块的排列顺序，将一置乱后的待处理熵编码添加到一所述第二图像块对应的统计特征值中。

本实施例中，能够大幅度修改加密后JPEG比特流中AC系数的统计特征值，由于加密密钥是根据图像的统计特征值自适应生成，故本方法能够提高加密密钥的安全性，提高算法抗击选择明文攻击的能力。

为了本领域技术人员能够清楚的了解本发明的实现过程，现对本发明实施例的实现过程进行举例说明。

参照图6和图7，其中，图6为加密过程，图7为解密过程。SOI为JPEG图像比特流开始标识，Header为JPEG图像比特流头文件，ESCn为第n个图像块熵编码，具体为2、2、3、4、1、5、13、0……，EOI为JPEG图像比特流结束标识。

选定阈值T为3，a为2，当图像块熵编码的统计特征大于等于阈值T时，取出a个AC系数熵编码，如上图所示在统计特征值为3，4，5，13的图像块熵编码进行“取”操作，其特征值变为1，2，3，11。

当图像块熵编码的统计特征小于阈值T时，添加a个AC系数熵编码，如上图所示在统计特征值为2，2，1，0的图像块熵编码进行“添加”操作，其特征值变为4，4，3，2。

在确定出是提取还是添加熵编码后，得到对应的标识序列，其中，添加的用1标识，提取的用-1标识。

图7为对应的解密过程，首先，提取Header字段中提取自定义阈值T＝3，a＝2，以及标识序列{1，1，-1，-1，1，-1，-1，1...}

当图像块熵编码的统计特征小于阈值T+a，且对应标识值为1时，取出a个AC系数熵编码，如上图所示在统计特征值为4，4，3，2的图像块熵编码进行“取”操作，其特征值变为2，2，1，0。

当图像块熵编码的统计特征大于阈值T-a时，添加a个AC系数熵编码，如上图所示在统计特征值为1，2，3，11的图像块熵编码进行“添加”操作，其特征值变为3，4，5，13，最终即可得到加密之前的数据。

可选地，在上述数据加解密方法的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种数据加解密装置，参照图8，包括：

数据获取模块11，用于获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

数据确定模块12，用于确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

数据调整模块13，用于依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

数据写入模块14，用于将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

进一步，数据确定模块12具体用于：

依据各个所述图像块的AC系数的统计特征值，统计得到每一所述统计特征值与对应的图像块数量的对应关系，依据所述对应关系，确定出符合预设统计特征值筛选条件的目标统计特征值，依据预先设定的统计特征调整参数确定规则，确定与所述目标统计特征值对应的统计特征调整参数。

进一步，所述统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数。

进一步，数据调整模块13包括：

编码处理子模块，用于获取统计特征值大于所述统计特征调整阈值的第一目标图像块，并提取所述第一目标图像块的统计特征值中的符合所述统计特征调整个数的目标熵编码；

筛选子模块，用于按照所述待加密图像的各个图像块的排列顺序，筛选出对应的统计特征值小于所述统计特征调整阈值、且与所述第一目标图像块数量相同的第二目标图像块；

添加子模块，用于将每一所述目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同；

标识确定子模块，用于依据所述中间比特流数据中的每一数据块对应的统计特征值是否进行调整的结果，确定所述中间比特流数据对应的特征调整标识。

进一步，添加子模块具体用于：

将各个所述第一目标图像块对应的目标熵编码进行置乱操作，得到置乱后的目标熵编码，按照每一所述第二目标图像块的排列顺序，将每一所述置乱后的目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同。

本实施例中，在对图像进行加密时，能够依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，使得至少一个图像块的AC系数的统计特征值不再是原有的统计特征值，即使该调整后的统计特征值被攻击，得到的图像也不是原始图像，降低了图像被泄露的风险，提高安全性。

需要说明的是，本实施例中的各个模块和子模块的工作过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

可选地，在上述数据加解密方法的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种数据加解密装置，参照图9，包括：

数据流获取模块21，用于获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

图像确定模块22，用于依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

图像调整模块23，用于依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

进一步，图像确定模块22具体用于：

确定出所述特征调整标识中对应的标识为第一预设标识的第一图像块；所述第一预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量大于所述图像块的实际熵编码数量；

确定出所述特征调整标识中对应的标识为第二预设标识的第二图像块；所述第二预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量小于所述图像块的实际熵编码数量。

进一步，所述统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数。

图像调整模块23具体用于：

计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之和，得到第一数值，计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之差，得到第二数值，确定出小于所述第一数值的第一图像块，并从所述第一图像块的AC系数的统计特征值中取出待处理熵编码，确定出大于所述第二数值的第二图像块，将一所述待处理熵编码添加到一所述第二图像块中，不同的所述待处理熵编码添加到的所述第二图像块不同。

进一步，图像调整模块23用于将一所述待处理熵编码添加到一所述第二图像块中时，具体用于：

对所有的所述待处理熵编码进行置乱操作，得到各个所述待处理熵编码对应的置乱后的待处理熵编码，按照每一所述第二图像块的排列顺序，将一置乱后的待处理熵编码添加到一所述第二图像块对应的统计特征值中。

本实施例中，能够大幅度修改加密后JPEG比特流中AC系数的统计特征值，由于加密密钥是根据图像的统计特征值自适应生成，故本方法能够提高加密密钥的安全性，提高算法抗击选择明文攻击的能力。

需要说明的是，本实施例中的各个模块和子模块的工作过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

可选地，在上述数据加解密方法及装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

可选地，在上述数据加解密方法及装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种数据加解密方法，其特征在于，包括：

获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

2.根据权利要求1所述的数据加解密方法，其特征在于，确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数，包括：

依据各个所述图像块的AC系数的统计特征值，统计得到每一所述统计特征值与对应的图像块数量的对应关系；

依据所述对应关系，确定出符合预设统计特征值筛选条件的目标统计特征值；

依据预先设定的统计特征调整参数确定规则，确定与所述目标统计特征值对应的统计特征调整参数。

3.根据权利要求1所述的数据加解密方法，其特征在于，所述统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数；

依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识，包括：

获取统计特征值大于所述统计特征调整阈值的第一目标图像块，并提取所述第一目标图像块的统计特征值中的符合所述统计特征调整个数的目标熵编码；

按照所述待加密图像的各个图像块的排列顺序，筛选出对应的统计特征值小于所述统计特征调整阈值、且与所述第一目标图像块数量相同的第二目标图像块；

将每一所述目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同；

依据所述中间比特流数据中的每一数据块对应的统计特征值是否进行调整的结果，确定所述中间比特流数据对应的特征调整标识。

4.根据权利要求3所述的数据加解密方法，其特征在于，将每一所述目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据，包括：

将各个所述第一目标图像块对应的目标熵编码进行置乱操作，得到置乱后的目标熵编码；

按照每一所述第二目标图像块的排列顺序，将每一所述置乱后的目标熵编码添加到一所述第二目标图像块对应的统计特征值中，得到中间比特流数据；不同的所述目标熵编码添加到的所述第二目标图像块不同。

5.一种数据加解密方法，其特征在于，包括：

获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

6.根据权利要求5所述的数据加解密方法，其特征在于，依据所述统计特征调整参数以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块，包括：

确定出所述特征调整标识中对应的标识为第一预设标识的第一图像块；所述第一预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量大于所述图像块的实际熵编码数量；

确定出所述特征调整标识中对应的标识为第二预设标识的第二图像块；所述第二预设标识表征所述图像块对应的熵编码的数量小于所述图像块的实际熵编码数量。

7.根据权利要求6所述的数据加解密方法，其特征在于，所述统计特征调整参数包括统计特征调整阈值和统计特征调整个数；

依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流，包括：

计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之和，得到第一数值；

计算所述统计特征调整阈值和所述统计特征调整个数之差，得到第二数值；

确定出小于所述第一数值的第一图像块，并从所述第一图像块的AC系数的统计特征值中取出待处理熵编码；

确定出大于所述第二数值的第二图像块；

将一所述待处理熵编码添加到一所述第二图像块中，不同的所述待处理熵编码添加到的所述第二图像块不同。

8.根据权利要求7所述的数据加解密方法，其特征在于，将一所述待处理熵编码添加到一所述第二图像块中，包括：

对所有的所述待处理熵编码进行置乱操作，得到各个所述待处理熵编码对应的置乱后的待处理熵编码；

按照每一所述第二图像块的排列顺序，将一置乱后的待处理熵编码添加到一所述第二图像块对应的统计特征值中。

9.一种数据加解密装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

数据确定模块，用于确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

数据调整模块，用于依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

数据写入模块，用于将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

10.一种数据加解密装置，其特征在于，包括：

数据流获取模块，用于获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

图像确定模块，用于依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

图像调整模块，用于依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取待加密图像的比特流数据；所述比特流数据包括所述待加密图像的各个图像块的AC系数的统计特征值；

确定与所有的所述图像块的AC系数的统计特征值对应的统计特征调整参数；

依据所述统计特征调整参数以及预先设定的统计特征调整规则，将所述比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值中的多个熵编码，添加到所述比特流数据中的其他至少一个图像块的AC系数的统计特征值中，得到中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；

将所述特征调整标识以及所述统计特征调整参数写入所述中间比特流数据的头部，得到加密后的比特流数据。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

其中，所述存储器用于存储程序；

处理器调用程序并用于：

获取待解密图像的加密后的比特流数据；所述加密后的比特流数据包括统计特征调整参数、中间比特流数据以及所述中间比特流数据对应的特征调整标识；所述中间比特流数据包括所述待解密图像中的各个图像块的统计特征值；所述中间比特流数据中的至少一个图像块的AC系数的统计特征值包括所述比特流数据中的其他图像块的AC系数的统计特征值中的部分熵编码；

依据所述中间比特流数据对应的特征调整标识，确定出所述中间比特流数据中的统计特征值被调整过的待调整图像块；

依据预先设定的统计特征值调整规则以及所述统计特征调整参数，对所述待调整图像块进行统计特征值调整操作，得到解密数据流。

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