CN116320193A - 一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法与系统，该方法包括S1，使用半色调技术对秘密图像Ss进行处理，获得半色调图像Sb；S2，使用可视秘密技术对半色调图像Sb进行加密处理，获得分存图像P1和P2；S3，将分存图像P1和P2发送至目标接收者；S4，将P1和P2进行叠加，获得还原图像Sd；S5，在GAN中利用秘密图像Ss作为输入数据集训练出生成器；S6，将还原图像Sd输入到生成器中，获得无噪声图像Ss'。本发明利用GAN提升了可视密码解密图像的质量，经过可视密码加密后，无论是通过物理介质还是数字方式传输，都可以确保图像的隐私性，为工业信息尤其是CAD图像传输提供安全高效的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及传输领域，尤其涉及一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法与系统。
背景技术
随着计算机技术和互联网技术的飞速发展，人们享受着互联网技术带来的各种便利。数字图像作为重要的信息载体，具有“一图胜千言”的特性，已广泛运用于模式识别，医学成像，军事遥感等诸多领域。对数字图像中的重要信息进行加密保护也刻不容缓。由此而来的海量图片与信息的交换使得网络安全、信息安全和知识产权的保护变得更加重要。
确保CAD等工业信息文件的安全对于任何企业都非常重要。随着国际分工的深化和经济全球化在金融和技术发展中的发展，网络的应用越来越普遍，基于云的CAD软件使得远程工作成为可能。但是由于存储、发送和接收技术存在安全问题，企业数据泄露事情频繁发生，为企业带来了巨大的经营风险。涉及知识产权的图纸、草图等情报的泄露，盗版已经成为所有企业必须面对的一个重大课题。
工业信息发生泄露主要是因为公共网络的连接通常是开放的，而通信信道也不可信。传统的密码学方法虽然能够保证信息的安全性和隐私性，可以减少抄袭或泄露机密信息。但这种方法会耗费大量精力存储、管理和分发密钥时，对各种软件以及操作系统的恶意攻击更是层出不穷。基于软件的加密方法以无法满足云环境以及海量图片与信息交换的需要。另一方面，许多制造数据如CAD常常通过物理介质传递，无法使用传统加密技术来保护这些纸质图像，并且加密后，往往破坏CAD文件的构造。这些问题加剧了工业信息泄露的风险。
发明内容
本发明的目的在于公开一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法与系统，通过GAN提升可视密码解密图像的质量，以解决当前的图像展示过程中出现的隐私性无法保证的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法，包括如下步骤：
S1，使用半色调技术对秘密图像Ss进行处理，获得半色调图像Sb；
S2，使用可视秘密技术对半色调图像Sb进行加密处理，获得分存图像P1和P2；
S3，将分存图像P1和P2发送至目标接收者；
S4，将P1和P2进行叠加，获得还原图像Sd；
S5，在GAN中利用秘密图像Ss作为输入数据集训练出生成器；
S6，将还原图像Sd输入到生成器中，获得无噪声图像Ss'。
作为优选，所述S1包括：
使用半色调技术对秘密图像Ss进行二值化处理，获得半色调图像Sb。
作为优选，所述S4包括：
使用如下方式对P1和P2进行叠加处理：
若P1(x,y)＝255，P2(x,y)＝0或P1(x,y)＝0，P2(x,y)＝255，
则Sd(x,y)＝0；
若P1(x,y)＝255，P2(x,y)＝255，
则Sd(x,y)＝255；
若P1(x,y)＝0，P2(x,y)＝0，
则Sd(x,y)＝0。
另一方面，本发明还提供了一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输系统，其包括半色调处理模块、加密处理模块、发送模块、叠加模块、生成器获取模块和降噪模块；
半色调处理模块用于使用半色调技术对秘密图像Ss进行处理，获得半色调图像Sb；
加密处理模块用于使用可视秘密技术对半色调图像Sb进行加密处理，获得分存图像P1和P2；
发送模块用于将分存图像P1和P2发送至目标接收者；
叠加模块用于将P1和P2进行叠加，获得还原图像Sd；
生成器获取模块用于在GAN中利用秘密图像Ss作为输入数据集训练出生成器；
降噪模块用于将还原图像Sd输入到生成器中，获得无噪声图像Ss'。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的方法及系统，为工业图纸安全传输提供了一种新型方法。经过可视密码加密后，无论是通过物理介质还是数字方式传输，都可以确保图像的隐私性，为工业信息尤其是CAD图像传输提供了一种安全高效的解决方案。本发明利用GAN提升了可视密码解密图像的质量。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明实施例的工业图纸传输方法的一种示例性流程图。
图2，为本发明基于可视密码的图像加密与节解密过程的一种示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例：
参见图1，本发明实施例提供的安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法，包括如下步骤：
S1，使用半色调技术对秘密图像Ss进行处理，获得半色调图像Sb；
S2，使用可视秘密技术对半色调图像Sb进行加密处理，获得分存图像P1和P2；
S3，将分存图像P1和P2发送至目标接收者；因为S1，S2都是噪声图，没有Sb的任何信息，所以可以在开放网络中直接传输，
S4，将P1和P2进行叠加，获得还原图像Sd；
S5，在GAN中利用秘密图像Ss作为输入数据集训练出生成器；
S6，将还原图像Sd输入到生成器中，获得无噪声图像Ss'。
可视密码是由Naor和Shamir首先提出的一种面向图像的(k,n)阀值秘密共享方案。该方案将一个秘密的黑白图像被分成n份分存(Share)，然后将分存分配给n个参与者。
可视密码的阈值特性使得除非将k(k<n)个或更多的参与者持有的分存叠加在一起，否则不可能还原出秘密图像。可视密码的关键在于可以通过人眼直接恢复加密信息。合格的参与者将分存内容打印到透明胶片上，通过简单的叠加即可重建秘密信息，整个解密过程无需任何计算设备的协助。
传统的可视密码采用逐像素的加密方法。对于单个白色(w)或黑色像素(b)，有一个对应的加密矩阵集C0和C1，其中的矩阵由n×m个布尔值构成。如2所示，在4像素扩展(m＝4)的(2,2)-VCS方案中，C0和C1可以通过两个基矩阵S0和S1各列的随机置换获得。对于图像中的白色(或黑色)像素，在加密过程中从C0或C1中随机选择一个矩阵，将该矩阵中的每行像素分配给相应的分存Sharei,i≤2。秘密图像的每个像素被编码为矩阵中的n＝2行分发给2个参与者，每行包含4个像素。
需要注意的是本示例只展示了2x2-可视密码方案的传输过程，但本发明不限于其他如3x4-可视密码方案，纵向扩展方案，分块加密方案，概念方案等基于可视密码，不依赖于数字设备解密的传输方案。
对抗生成网络(GAN，Generative Adversarial Networks)是一种无监督生成模型。它利用零和博弈理论将两个相互对抗的神经网络结合起来，使它们能够产生更加清晰和离散的输出。GAN包括一个生成器和一个鉴别器，生成器用于生成给定随机噪声向量的合成数据，而鉴别器用于区分真实数据和生成器的合成数据。生成网络和判别网络优化相反的目标函数，在不断的对抗中达到平衡。最优的判别网络需要能够正确地将真实数据和生成数据分类，同时不能分辨数据是真实的还是合成的。
从图2可以看到，使用可视密码技术还原出的图像有失真，还原出的图像相当于在秘密图像上添加了白噪声，因此可以利用GAN等生成式网络降噪，从而提升解密图像质量。
作为优选，所述S1包括：
使用半色调技术对秘密图像Ss进行二值化处理，获得半色调图像Sb。
作为优选，所述S4包括：
使用如下方式对P1和P2进行叠加处理：
若P1(x,y)＝255，P2(x,y)＝0或P1(x,y)＝0，P2(x,y)＝255，
则Sd(x,y)＝0；
若P1(x,y)＝255，P2(x,y)＝255，
则Sd(x,y)＝255；
若P1(x,y)＝0，P2(x,y)＝0，
则Sd(x,y)＝0。
另一方面，本发明还提供一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输系统，其包括半色调处理模块、加密处理模块、发送模块、叠加模块、生成器获取模块和降噪模块；
半色调处理模块用于使用半色调技术对秘密图像Ss进行处理，获得半色调图像Sb；
加密处理模块用于使用可视秘密技术对半色调图像Sb进行加密处理，获得分存图像P1和P2；
发送模块用于将分存图像P1和P2发送至目标接收者；
叠加模块用于将P1和P2进行叠加，获得还原图像Sd；
生成器获取模块用于在GAN中利用秘密图像Ss作为输入数据集训练出生成器；
降噪模块用于将还原图像Sd输入到生成器中，获得无噪声图像Ss'。
本发明上述实施例为工业图纸安全传输提供了一种新型方法。经过可视密码加密后，无论是通过物理介质还是数字方式传输，都可以确保图像的隐私性，为工业信息尤其是CAD图像传输提供了一种安全高效的解决方案。本发明利用GAN提升了可视密码解密图像的质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。
实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
Claims (4)
1.一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法，其特征在于，包括：
S1，使用半色调技术对秘密图像Ss进行处理，获得半色调图像Sb；
S2，使用可视秘密技术对半色调图像Sb进行加密处理，获得分存图像P1和P2；
S3，将分存图像P1和P2发送至目标接收者；
S4，将P1和P2进行叠加，获得还原图像Sd；
S5，在GAN中利用秘密图像Ss作为输入数据集训练出生成器；
S6，将还原图像Sd输入到生成器中，获得无噪声图像Ss'。
2.根据权利要求1所述的安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法，其特征在于，所述S1包括：
使用半色调技术对秘密图像Ss进行二值化处理，获得半色调图像Sb。
3.根据权利要求2所述的安全、无计算设备依赖的工业图纸传输方法，其特征在于，所述S4包括：
使用如下方式对P1和P2进行叠加处理：
若P1(x,y)＝255，P2(x,y)＝0或P1(x,y)＝0，P2(x,y)＝255，
则Sd(x,y)＝0；
若P1(x,y)＝255，P2(x,y)＝255，
则Sd(x,y)＝255；
若P1(x,y)＝0，P2(x,y)＝0，
则Sd(x,y)＝0。
4.一种安全、无计算设备依赖的工业图纸传输系统，其特征在于，包括半色调处理模块、加密处理模块、发送模块、叠加模块、生成器获取模块和降噪模块；
半色调处理模块用于使用半色调技术对秘密图像Ss进行处理，获得半色调图像Sb；
加密处理模块用于使用可视秘密技术对半色调图像Sb进行加密处理，获得分存图像P1和P2；
发送模块用于将分存图像P1和P2发送至目标接收者；
叠加模块用于将P1和P2进行叠加，获得还原图像Sd；
生成器获取模块用于在GAN中利用秘密图像Ss作为输入数据集训练出生成器；
降噪模块用于将还原图像Sd输入到生成器中，获得无噪声图像Ss'。
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