CN116582247A - 一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及加密传输领域，具体涉及一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法及系统，包括：获得安防图像，构建密钥模板、中心位置密钥以及位移向量密钥表；根据密钥模板构建模板图像，根据相对位置序列和目标像素点的序号获得目标像素点的起始像素点；根据起始像素点和模板图像获得目标像素点的窗口；获得目标像素点在窗口中的明文位置；根据前置像素点和位移向量密钥表获得目标像素点的偏移向量；根据明文位置和偏移向量获得目标像素点的密文位置以及密文，根据所有明文像素点的密文获得密文图像。本发明的加密方法具有雪崩效应，能够抵抗智能传输过程中受到的暴力破解攻击和统计分析攻击，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及加密传输领域，具体涉及一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法及系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高，广大用户对安防的需求也在不断提高，因此，越来越多的家庭选择通过安防摄像头监控家门口甚至家中，以应对紧急事件的发生。家庭安防摄像头能实时、形象、真实地反映家中的场景，可以让人们远程获得家中状况。但是家庭安防摄像头在为人们生活提供安全生活环境的同时，其安全性的话题也层出不穷，这是因为家庭安防摄像通常涉及到用户的隐私，一旦安防摄像视频被窃取，那么用户的隐私数据也会遭遇泄漏，进而造成非常严重的后果。
为了保护用户隐私，对安防监控视频进行加密，然后再进行存储，对于加密存储的安防监控视频，只能在具有秘钥的播放器上进行播放，以此保证安防监控视频即使被窃取，也不会导致用户隐私信息被泄露。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，所述方法包括：
构建密钥模板，根据安全密钥和二维混沌映射构建相对位置序列，根据二进制数和位移向量的关系构建位移向量密钥表；
获得安防图像，根据安防图像的尺寸以及密钥模板获得模板图像，将安防图像和模板图像中的像素点分别记为明文像素点和模板像素点；
将安防图像中的任意一个明文像素点作为目标像素点，根据目标像素点的坐标获得目标像素点的序号；
根据相对位置序列和目标像素点的序号获得目标像素点的起始像素点；根据目标像素点的起始像素点获得目标像素点的窗口；将与目标像素点的灰度值相同且在目标像素点的窗口内的模板像素点的坐标记为目标像素点的明文位置；根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表获得目标像素点的偏移向量；根据目标像素点的明文位置以及目标像素点的偏移向量，获得目标像素点的密文位置；获得目标像素点的窗口中密文位置对应的模板像素点的灰度值，作为目标像素点的密文；
将安防图像中每个明文像素点作为目标像素点获得密文，将明文像素点的灰度值设置为密文，将重新设置灰度值后的明文像素点记为密文像素点，将所有密文像素点组成的图像记为密文图像，密文图像是安防图像的加密结果。
进一步地，所述构建密钥模板，包括的具体步骤如下：
构建一个尺寸等于预设尺寸的图像块，图像块包含0到255之间的256个灰度值，图像块中每个灰度值有且仅有一个且所有灰度值随机排列；获得满足条件的所有图像块，从所有图像块中随机选择一个图像块作为密钥模板。
进一步地，所述根据二进制数和位移向量的关系构建位移向量密钥表，包括的具体步骤如下：
根据x轴正方向的偏移量m和y轴正方向的偏移量n共同构成一个偏移向量(m，n)，随机给每一个8位二进制数分配一个偏移向量(m，n)，对于任意一个偏移向量(m，n)只能被分配给一个8位二进制数，每个8位二进制数及其对应的偏移向量(m，n)组成一个对应关系，所有对应关系组成的集合记为关系集合；从所有关系集合中随机选择一个关系集合作为位移向量密钥表。
进一步地，所述根据相对位置序列和目标像素点的序号获得目标像素点的起始像素点，包括的具体步骤如下：
将目标像素点的序号记为k，获取相对位置序列中第k个相对位置，根据相对位置/>获得横坐标/>和纵坐标为/>，将模板图像中坐标为(s，t)的模板像素点记为目标像素点的起始像素点。
进一步地，所述根据目标像素点的起始像素点获得目标像素点的窗口，包括的具体步骤如下：
在模板图像中，获得以目标像素点的起始像素点为左上角且尺寸等于预设尺寸的图像块，即以坐标为(s，t)的模板像素点为左上角且以坐标为(s+15，t+15) 的模板像素点为右上角的图像块，将获得的图像块记为目标像素点的窗口；为目标像素点的横坐标，/>为目标像素点的纵坐标。
进一步地，所述根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表获得目标像素点的偏移向量，包括的具体步骤如下：
将目标像素点的序号记为k，将明文序列中第k-1个明文像素点记为目标像素点的前置像素点，将前置像素点的灰度值转换为8位二进制数；根据前置像素点的8位二进制数获取位移向量密钥表中的对应关系，将该对应关系中的偏移向量记为目标像素点的偏移向量。
进一步地，所述根据目标像素点的明文位置以及目标像素点的偏移向量，获得目标像素点的密文位置，包括的具体步骤如下：
将目标像素点的明文位置记为(p，q)，其中，p表示横坐标，q表示纵坐标，将目标像素点的偏移向量记为(m，n)，其中，m表示x轴正方向的偏移量，n表示y轴正方向的偏移量，将目标像素点的明文位置按照目标像素点的偏移向量进行移动后的获得目标像素点的待定密文位置为(p+m，q+n)，判断待定密文位置是否超出目标像素点的窗口对应的范围，进而获得目标像素点的密文位置，具体情况如下：
如果待定密文位置的横坐标p+m在[s，s+15]范围内且纵坐标q+n在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p+m，q+n)；
如果待定密文位置的横坐标p+m不在[s，s+15]范围内而纵坐标q+n在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p-16+m，q+n)；
如果待定密文位置的横坐标p+m在[s，s+15]范围内而纵坐标q+n不在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p+m，q-16+n)；
如果待定密文位置的横坐标p+m不在[s，s+15]范围内且纵坐标q+n不在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p-16+m，q-16+n)。
本发明实施例提出一种用于家庭安防摄像数据的智能加密系统，包括监控摄像机、家庭安防智能网关以及移动客户端，所述监控摄像机用于采集信号并传输给家庭安防智能网关，所述家庭安防智能网关将接收到的信号转换为安防视频，并通过加密模块对安防视频进行加密，所述加密模块实现上述方法的步骤，并将密文图像传输至移动客户端，所述移动客户端接收来自家庭安防智能网关的密文图像，并对密文图像进行解密查看。
本发明上述方法至少具有如下有益效果：
1、本发明的加密方法具有密钥模板、安全密钥以及位移向量密钥表，且每个密钥的密钥空间足够大，因此，本发明的加密方法密钥空间大，因此，本发明的加密方法能够抵抗智能传输过程中受到的暴力破解攻击。
2、本发明的加密方法中，目标像素点的偏移向量是根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表共同获得的，而最终的加密结果受到目标像素点的偏移向量的影响，所有安防图像中任何明文像素点的灰度值的细微变化都会引起密文图像的不可区分性的改变，因此，根据本发明的加密方法获得的密文图像具有较强的雪崩效应，根据本发明的加密方法对安防图像进行加密，安防图像的安全性较高。
3、本发明的加密方法，结合密钥模板、中心位置密钥以及位移向量密钥表，根据目标像素点在窗口内的明文位置，根据目标像素点的前置像素点获得目标像素点的偏移向量，根据目标像素点的明文位置和偏移向量获得目标像素点的密文位置以及密文。由于不同明文像素点的窗口和前置像素点不同，因此，基于窗口和前置像素点获得的标像素点的明文位置和偏移向量不同，则明文像素点的密文不同，因此，上述加密方法能够使最终获得的密文图像的统计特性和安防图像的统计特性完全不同，保证密文图像能够抵抗智能传输过程中受到的统计分析攻击。
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和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法及系统的步骤流程图；
图2为本发明一个实施例提供的一种密钥模板；
图3为本发明一个实施例提供的一种根据密钥模板构建的模板图像。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法及系统的具体方案。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：
S001，获得安防图像。
将安防视频中的每一帧图像记为安防图像，安防图像的尺寸为M×N。本实施例以1024×1024为例进行叙述。
S002，分别构建密钥模板、中心位置密钥以及位移向量密钥表。
1、构建密钥模板。
构建一个尺寸等于预设尺寸的图像块，预设尺寸为16×16，该图像块中包含0到255之间的256个灰度值，每个灰度值有且仅有一个，并且这256个灰度值在图像块中随机排列。
满足上述条件的图像块共有种，其中，/>表示排列数，/>表示阶乘，从所有图像块中随机选择一个图像块作为密钥模板。
2、根据安全密钥和二维混沌映射构建相对位置序列。
二维Logistic 混沌映射模型中，为混沌参数，/>和/>为初始值，在2.75</>≤3.40，2.75</>≤3.45，0.15</>≤0.21，0.13</>≤0.15，0</><1以及0</><1的范围内随机产生安全密钥/>。
根据安全密钥将二维Logistic混沌映射模型迭代M×N次，产生两组序列，其中，M×N表示安防图像的尺寸；将两组序列中的每一个数值乘以16并进行向上取整，将取整后的数值用表示，记为一个相对位置，其中，/>表示x轴上的坐标，/>表示y轴上的坐标；将所有相对位置按照顺序排列组成的序列/>记为相对位置序列。
3、根据二进制数和位移向量的关系构建位移向量密钥表。
沿x轴正方向进行移动的偏移量记为m，沿y轴正方向进行移动的偏移量记为n，x轴正方向的偏移量m和y轴正方向的偏移量n共同构成一个偏移向量(m，n)，因此，偏移向量(m，n)表示一个像素点先沿着x轴正方向偏移m个单位再沿着y轴正方向偏移n个单位。
设置x轴正方向的偏移量m和y轴正方向的偏移量n的范围均为[0，15]之间的整数，则x轴正方向的偏移量m和y轴正方向的偏移量n均有16种，因此，x轴正方向的偏移量m和y轴正方向的偏移量n共同构成的偏移向量(m，n)共有256种。
对于256种8位二进制数，随机给每一个8位二进制数分配一个偏移向量(m，n)，对于任意一个偏移向量(m，n)只能被分配给一个8位二进制数，每个8位二进制数及其对应的偏移向量(m，n)组成一个对应关系，所有对应关系组成的集合记为关系集合。
满足上述条件的关系集合有种，其中，/>表示排列数，!表示阶乘，从所有关系集合中随机选择一个关系集合作为位移向量密钥表。
需要说明的是，密钥模板、安全密钥以及位移向量密钥表在整个加密过程中只获取一次，并进行分别存储在发送端和接收端，在通过发送端向接收端传输加密后的密文图像时，不需要对密钥模板、安全密钥以及位移向量密钥表进行传输，保障了密钥模板、安全密钥以及位移向量密钥表的安全性，进而提高了密文图像的安全性。
本发明的加密方法具有密钥模板、安全密钥以及位移向量密钥表，且每个密钥的密钥空间足够大，本发明的加密方法密钥空间大，因此，本发明的加密方法能够抵抗智能传输过程中受到的暴力破解攻击。
S003，根据密钥模板构建模板图像，构建安防图像和模板图像的位置直角坐标系。
1、根据密钥模板构建模板图像。
由于本实施例中，安防图像的尺寸为M×N，为了保证后续对于安防图像中的任意一个像素点，都能够在模板图像中获得一个尺寸等于预设尺寸且完整的窗口，需要构建一个尺寸为(M+30)×(N+30)的模板图像，模板图像的具体构建过程为：设置一个尺寸为(M+30)×(N+30)的空白图像，将密钥模板按照Z字形顺序填充至空白图像中，填充的密钥模板之间不重叠，如果填充的密钥模板超出空白图像，则将密钥模板超出的部分去除，将按照上述要求进行填充后的空白图像记为模板图像。
例如，如图2所示，为本实施例提供的一种密钥模板，图3为根据密钥模板构建的模板图像。
2、构建安防图像和模板图像的直角坐标系。
将安防图像中的像素点记为明文像素点，将模板图像中的像素点记为模板像素点。
以安防图像的左上角的明文像素点为原点，以原点从上向下的方向为x轴正方向，从下向上的方向为x轴反方向，以原点从左向右的方向为y轴正方向，从右向左的方向为y轴反方向，建立直角坐标系，为横坐标，且x的范围为[1，M]，y为纵坐标，且y的取值范围为[1，N]。
同理，构建模板图像的直角坐标系，x的范围为[1，M+30]，y的取值范围为[1，N+30]。
S004，根据相对位置序列和目标像素点的序号，获得目标像素点的起始像素点；根据目标像素点的起始像素点获得目标像素点的窗口；根据目标像素点的灰度值获得目标像素点的明文位置；根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表，获得目标像素点的偏移向量；根据目标像素点的明文位置以及目标像素点的偏移向量，获得目标像素点的密文位置；根据目标像素点的密文位置，获得目标像素点的密文。
在本实施例中，对安防图像中所有明文像素点进行加密的步骤均相同，因此，以安防图像中的一个明文像素点为例，将该明文像素点记为目标像素点，目标像素点在安防图像的直角坐标系中的坐标为(x，y)，对目标像素点进行加密的具体步骤如下：
1、根据相对位置序列和目标像素点的序号，获得目标像素点的起始像素点。
将安防图像中所有明文像素点按照从左到右、从上到下的顺序进行排列，将排列后的序列记为明文序列，对于坐标为(x，y)的目标像素点，该目标像素点在明文序列中的序号为k=(x-1)×N+y。
获取相对位置序列中第k个相对位置，将模板图像中坐标为(s，t)的模板像素点记为目标像素点的起始像素点，其中，横坐标为/>，纵坐标为。
例如，本实施例中，安防图像的尺寸为1024×1024，将安防图像中的坐标为(x，y)=(1，10)的明文像素点作为目标像素点，则该目标像素点在明文序列中的序号为k=10，获取相对位置序列中第k个相对位置=(8，13)，因此，目标像素点的起始像素点的坐标为(s，t)=(9，13)。
2、根据目标像素点的起始像素点获得目标像素点的窗口。
在模板图像中，获得以目标像素点的起始像素点为左上角且尺寸等于预设尺寸的图像块，由于目标像素点的起始像素点的坐标为(s，t)，且预设尺寸为16×16，因此，获得的图像块中左上角的模板像素点的坐标为(s，t)，右下角的模板像素点的坐标为(s+15，t+15)。将获得的图像块记为目标像素点的窗口，目标像素点的窗口对应的区域要求横坐标在[s，s+15]范围内且纵坐标在[t，t+15]范围内；为目标像素点的横坐标，/>为目标像素点的纵坐标。
例如，本实施例中，坐标为(1，10)的目标像素点的起始像素点的坐标为 (9，13)，则获得的窗口中左上角的模板像素点的坐标为(9，13)，右下角的模板像素点的坐标为(24，28)。
3、根据目标像素点的灰度值获得目标像素点的明文位置。
获取目标像素点的窗口中的所有模板像素点，获取其中与目标像素点的灰度值相同的模板像素点，将该模板像素点在模板图像的直角坐标系中的坐标记为目标像素点的明文位置(p，q)，其中，p表示横坐标，q表示纵坐标。
例如，本实施例中，坐标为(1，10)的目标像素点的灰度值为102，目标像素点的窗口中与该灰度值相同的模板像素点的坐标为(17，24)，则目标像素点的明文位置(p，q)=(17，24)。
4、根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表，获得目标像素点的偏移向量。
将明文序列中第k-1个明文像素点记为目标像素点的前置像素点，对于明文序列的第一个明文像素点，该明文像素点作为目标像素点时，其前置像素点的灰度值为0。
将前置像素点的灰度值转换为8位二进制数；根据前置像素点的8位二进制数获取位移向量密钥表中的对应关系，将该对应关系中的偏移向量记为目标像素点的偏移向量(m，n)。
例如，本实施例中，坐标为(1，10)的目标像素点的前置像素点的灰度值为71，该灰度值对应的8位二进制数是01000111，根据前置像素点的8位二进制数获取位移向量密钥表中的对应关系为8位二进制数01000111与偏移向量(14，6)，将该对应关系中的偏移向量记为目标像素点的偏移向量(m，n)=(14，6)。
需要说明的是，本发明的加密方法中，目标像素点的偏移向量是根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表共同获得的，而最终的加密结果受到目标像素点的偏移向量的影响，所有安防图像中任何明文像素点的灰度值的细微变化都会引起密文图像的不可区分性的改变，因此，根据本发明的加密方法获得的密文图像具有较强的雪崩效应，根据本发明的加密方法对安防图像进行加密，安防图像的安全性较高。
5、根据目标像素点的明文位置以及目标像素点的偏移向量，获得目标像素点的密文位置。
由于目标像素点的偏移向量(m，n)中，m表示x轴正方向的偏移量，n表示y轴正方向的偏移量，因此，将目标像素点的明文位置按照目标像素点的偏移向量进行移动后的，获得的待定密文位置为(p+m，q+n)。为了保证获得的目标像素点的密文位置在目标像素点的窗口内，需要判断待定密文位置是否超出目标像素点的窗口对应的范围，进而获得目标像素点的密文位置，以此保证获得的目标像素点的密文位置在目标像素点的窗口内，具体情况如下：
1）如果待定密文位置的横坐标p+m在[s，s+15]范围内且纵坐标q+n在[t，t+15]范围内，则将目标像素点的明文位置(p，q)先沿着x轴正方向移动m个单位再沿着y轴正方向移动n个单位，最终获得的目标像素点的密文位置为(p+m，q+n)。
2）如果待定密文位置的横坐标p+m不在[s，s+15]范围内而纵坐标q+n在[t，t+15]范围内，则将目标像素点的明文位置(p，q)先沿着x轴反方向移动16-m个单位再沿着y轴正方向移动n个单位，最终获得的目标像素点的密文位置为(p-16+m，q+n)。
3）如果待定密文位置的横坐标p+m在[s，s+15]范围内而纵坐标q+n不在[t，t+15]范围内，则将目标像素点的明文位置(p，q)先沿着x轴正方向移动m个单位再沿着y轴反方向移动16-n个单位，最终获得的目标像素点的密文位置为(p+m，q-16+n)。
4）如果待定密文位置的横坐标p+m不在[s，s+15]范围内且纵坐标q+n不在[t，t+15]范围内，则将目标像素点的明文位置(p，q)先沿着x轴反方向移动16-m个单位再沿着y轴反方向移动16-n个单位，最终获得的目标像素点的密文位置为(p-16+m，q-16+n)。
例如，本实施例中，坐标为(1，10)的目标像素点的前置像素点的明文位置(p，q)=(17，24)，偏移向量(m，n)=(14，6)，则目标像素点的待定密文位置为(p+m，q+n)=(31，30)，目标像素点的窗口中横坐标的范围为[9，24]，纵坐标的范围为[13，28]，目标像素点的待定密文位置与窗口的关系符合上述四种情况的第四种，即目标像素点的待定密文位置的横坐标p+m不在[9，24]范围内且纵坐标q+n不在[13，28]范围内，则将目标像素点的明文位置先沿着x轴反方向移动2个单位再沿着y轴反方向移动10个单位，最终获得的目标像素点的密文位置为(15，14)。
6、根据目标像素点的密文位置，获得目标像素点的密文。
获得目标像素点的窗口中密文位置对应的模板像素点的灰度值，将该灰度值记为目标像素点的密文。
例如，本实施例中，坐标为(1，10)的目标像素点的密文位置为(15，14)，获得目标像素点的窗口中密文位置对应的模板像素点的灰度值200，则目标像素点的密文为200。
S005，获得密文图像。
根据上述步骤S004，获得安防图像中所有明文像素点的密文，将明文像素点的灰度值设置为密文，将重新设置灰度值后的明文像素点记为密文像素点，将所有密文像素点组成的图像记为密文图像，密文图像是安防图像的加密结果。
需要说明的是，本发明的加密方法，结合密钥模板、中心位置密钥以及位移向量密钥表，根据目标像素点在窗口内的明文位置，根据目标像素点的前置像素点获得目标像素点的偏移向量，根据目标像素点的明文位置和偏移向量获得目标像素点的密文位置以及密文。由于不同明文像素点的窗口和前置像素点不同，因此，基于窗口和前置像素点获得的标像素点的明文位置和偏移向量不同，则明文像素点的密文不同，因此，上述加密方法能够使最终获得的密文图像的统计特性和安防图像的统计特性完全不同，保证密文图像能够抵抗智能传输过程中受到的统计分析攻击。
S006，根据密钥模板、安全密钥以及位移向量密钥表对密文图像进行解密。
将密文图像中所有密文像素点按照从左到右、从上到下的顺序进行排列，将排列后的序列记为密文序列，按照密文序列的顺序，依次对所有密文像素点进行解密，对所有密文像素点进行解密的步骤均相同，因此，以一个密文像素点为例，对密文像素点进行解密的具体步骤如下：
1、根据密钥模板获得模板图像；根据安全密钥和二维混沌映射获得相对位置序列。
2、根据相对位置序列和密文像素点的序号，获得密文像素点的起始像素点；根据密文像素点的起始像素点获得密文像素点的窗口；根据密文像素点的灰度值获得密文像素点的密文位置(w，v)；根据密文像素点的前置像素点和位移向量密钥表，获得密文像素点的偏移向量。
3、根据密文像素点的密文位置以及密文像素点的偏移向量，获得密文像素点的明文位置。
由于在加密时偏移向量(m，n)中，m表示x轴正方向的偏移量，n表示y轴正方向的偏移量，因此，对密文像素点进行解密时，m表示x轴反方向的偏移量，n表示y轴反方向的偏移量，将密文像素点的密文位置按照密文像素点的偏移向量进行移动后的，获得的待定明文位置为(w-m，v-n) ，由于目标像素点的明文位置一定在目标像素点的窗口内，需要判断待定明文位置是否超出目标像素点的窗口对应的范围，进而获得目标像素点的明文位置，以此保证获得的目标像素点的明文位置在目标像素点的窗口内，按照加密时的四种情况，获得解密时密文像素点的明文位置的四种情况，具体情况如下：
1）如果待定明文位置的横坐标w-m在[s，s+15]范围内且纵坐标v-n在[t，t+15]范围内，则将密文像素点的密文位置(w，v)先沿着x轴反方向移动m个单位再沿着y轴反方向移动n个单位，最终获得的密文像素点的明文位置为(w-m，v-n)。
2）如果待定明文位置的横坐标w-m不在[s，s+15]范围内而纵坐标v-n在[t，t+15]范围内，则将密文像素点的密文位置(w，v)先沿着x轴正方向移动16-m个单位再沿着y轴反方向移动n个单位，最终获得的密文像素点的明文位置为(w+16-m，v-n)。
3）如果待定明文位置的横坐标w-m在[s，s+15]范围内而纵坐标v-n不在[t，t+15]范围内，则将密文像素点的密文位置(w，v)先沿着x轴反方向移动m个单位再沿着y轴正方向移动16-n个单位，最终获得的密文像素点的明文位置为(w-m，v+16-n)。
4）待定明文位置的横坐标如果w-m不在[s，s+15]范围内且纵坐标v-n不在[t，t+15]范围内，则将密文像素点的密文位置(w，v)先沿着x轴正方向移动16-m个单位再沿着y轴正方向移动16-n个单位，最终获得的密文像素点的明文位置为(w+16-m，v+16-n)。
4、根据密文像素点的明文位置，获得密文像素点的明文。获得密文图像中所有密文像素点的明文，将密文像素点的灰度值设置为明文，将重新设置灰度值后的密文像素点记为明文像素点，将所有明文像素点组成的图像记为明文图像，明文图像是密文图像的解密结果。
本发明实施例提出一种用于家庭安防摄像数据的智能加密系统，包括监控摄像机、家庭安防智能网关以及移动客户端，监控摄像机用于采集信号并传输给家庭安防智能网关，家庭安防智能网关将接收到的信号转换为安防视频，并通过加密模块对安防视频进行加密，加密模块实现上述方法的步骤，并将密文图像传输至移动客户端，移动客户端接收来自家庭安防智能网关的密文图像，并对密文图像进行解密查看。
综上所述，本发明加密方法具有密钥模板、安全密钥以及位移向量密钥表，且每个密钥的密钥空间足够大，因此，本发明的加密方法密钥空间大，因此，本发明的加密方法能够抵抗智能传输过程中受到的暴力破解攻击。同时，目标像素点的偏移向量是根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表共同获得的，而最终的加密结果受到目标像素点的偏移向量的影响，所有安防图像中任何明文像素点的灰度值的细微变化都会引起密文图像的不可区分性的改变，因此，根据本发明的加密方法获得的密文图像具有较强的雪崩效应，根据本发明的加密方法对安防图像进行加密，安防图像的安全性较高。结合密钥模板、中心位置密钥以及位移向量密钥表，根据目标像素点在窗口内的明文位置，根据目标像素点的前置像素点获得目标像素点的偏移向量，根据目标像素点的明文位置和偏移向量获得目标像素点的密文位置以及密文。由于不同明文像素点的窗口和前置像素点不同，因此，基于窗口和前置像素点获得的标像素点的明文位置和偏移向量不同，则明文像素点的密文不同，因此，上述加密方法能够使最终获得的密文图像的统计特性和安防图像的统计特性完全不同，保证密文图像能够抵抗智能传输过程中受到的统计分析攻击。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，其特征在于，所述方法包括：
构建密钥模板，根据安全密钥和二维混沌映射构建相对位置序列，根据二进制数和位移向量的关系构建位移向量密钥表；
获得安防图像，根据安防图像的尺寸以及密钥模板获得模板图像，将安防图像和模板图像中的像素点分别记为明文像素点和模板像素点；
将安防图像中的任意一个明文像素点作为目标像素点，根据目标像素点的坐标获得目标像素点的序号；
根据相对位置序列和目标像素点的序号获得目标像素点的起始像素点；根据目标像素点的起始像素点获得目标像素点的窗口；将与目标像素点的灰度值相同且在目标像素点的窗口内的模板像素点的坐标记为目标像素点的明文位置；根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表获得目标像素点的偏移向量；根据目标像素点的明文位置以及目标像素点的偏移向量，获得目标像素点的密文位置；获得目标像素点的窗口中密文位置对应的模板像素点的灰度值，作为目标像素点的密文；
将安防图像中每个明文像素点作为目标像素点获得密文，将明文像素点的灰度值设置为密文，将重新设置灰度值后的明文像素点记为密文像素点，将所有密文像素点组成的图像记为密文图像，密文图像是安防图像的加密结果；
其中，将目标像素点的序号记为k，将明文序列中第k-1个明文像素点记为目标像素点的前置像素点。
2.根据权利要求1所述的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，其特征在于，所述构建密钥模板，包括的具体步骤如下：
构建一个尺寸等于预设尺寸的图像块，图像块包含0到255之间的256个灰度值，图像块中每个灰度值有且仅有一个且所有灰度值随机排列；获得满足条件的所有图像块，从所有图像块中随机选择一个图像块作为密钥模板。
3.根据权利要求1所述的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，其特征在于，所述根据二进制数和位移向量的关系构建位移向量密钥表，包括的具体步骤如下：
根据x轴正方向的偏移量m和y轴正方向的偏移量n共同构成一个偏移向量(m，n)，随机给每一个8位二进制数分配一个偏移向量(m，n)，对于任意一个偏移向量(m，n)只能被分配给一个8位二进制数，每个8位二进制数及其对应的偏移向量(m，n)组成一个对应关系，所有对应关系组成的集合记为关系集合；从所有关系集合中随机选择一个关系集合作为位移向量密钥表；其中x轴为横轴；y轴为纵轴；n为y轴正方向的偏移量；m表示x轴正方向的偏移量；（m，n）为偏移向量。
4.根据权利要求1所述的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，其特征在于，所述根据相对位置序列和目标像素点的序号获得目标像素点的起始像素点，包括的具体步骤如下：
将目标像素点的序号记为k，获取相对位置序列中第k个相对位置，根据相对位置/>获得横坐标/>和纵坐标为/>，将模板图像中坐标为(s，t)的模板像素点记为目标像素点的起始像素点；其中，k为序号；/>为目标像素点的相对位置的坐标；/>为目标像素点的相对位置的横坐标；/>为目标像素点的相对位置的纵坐标；/>为目标像素点的横坐标；/>为目标像素点的纵坐标；x为目标像素点在安防图像的直角坐标系中的横坐标；y为目标像素点在安放图像的直角坐标系中的纵坐标。
5.根据权利要求1所述的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，其特征在于，所述根据目标像素点的起始像素点获得目标像素点的窗口，包括的具体步骤如下：
在模板图像中，获得以目标像素点的起始像素点为左上角且尺寸等于预设尺寸的图像块，即以坐标为(s，t)的模板像素点为左上角且以坐标为(s+15，t+15) 的模板像素点为右上角的图像块，将获得的图像块记为目标像素点的窗口；为目标像素点的横坐标，/>为目标像素点的纵坐标。
6.根据权利要求1所述的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，其特征在于，所述根据目标像素点的前置像素点和位移向量密钥表获得目标像素点的偏移向量，包括的具体步骤如下：
将目标像素点的序号记为k，将明文序列中第k-1个明文像素点记为目标像素点的前置像素点，将前置像素点的灰度值转换为8位二进制数；根据前置像素点的8位二进制数获取位移向量密钥表中的对应关系，将该对应关系中的偏移向量记为目标像素点的偏移向量。
7.根据权利要求1所述的一种用于家庭安防摄像数据的智能加密方法，其特征在于，所述根据目标像素点的明文位置以及目标像素点的偏移向量，获得目标像素点的密文位置，包括的具体步骤如下：
将目标像素点的明文位置记为(p，q)，其中，p表示横坐标，q表示纵坐标，将目标像素点的偏移向量记为(m，n)，其中，m表示x轴正方向的偏移量，n表示y轴正方向的偏移量，将目标像素点的明文位置按照目标像素点的偏移向量进行移动后的获得目标像素点的待定密文位置为(p+m，q+n)，判断待定密文位置是否超出目标像素点的窗口对应的范围，进而获得目标像素点的密文位置，具体情况如下：
如果待定密文位置的横坐标p+m在[s，s+15]范围内且纵坐标q+n在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p+m，q+n)；为目标像素点的横坐标，/>为目标像素点的纵坐标；
如果待定密文位置的横坐标p+m不在[s，s+15]范围内而纵坐标q+n在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p-16+m，q+n)；
如果待定密文位置的横坐标p+m在[s，s+15]范围内而纵坐标q+n不在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p+m，q-16+n)；
如果待定密文位置的横坐标p+m不在[s，s+15]范围内且纵坐标q+n不在[t，t+15]范围内，则目标像素点的密文位置为(p-16+m，q-16+n)。
8.一种用于家庭安防摄像数据的智能加密系统，其特征在于，包括监控摄像机、家庭安防智能网关以及移动客户端，所述监控摄像机用于采集信号并传输给家庭安防智能网关，所述家庭安防智能网关将接收到的信号转换为安防视频，并通过加密模块对安防视频进行加密，所述加密模块实现如权利要求1到权利要求7的任意一项所述方法的步骤，并将密文图像传输至移动客户端，所述移动客户端接收来自家庭安防智能网关的密文图像，并对密文图像进行解密查看。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064738A (en) * | 1996-12-10 | 2000-05-16 | The Research Foundation Of State University Of New York | Method for encrypting and decrypting data using chaotic maps |
| CN102693523A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-09-26 | 华南理工大学 | 一种基于双混沌系统的图像二级加密方法 |
| CN102800042A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-11-28 | 南昌大学 | 基于对数极坐标变换的多图像加密方法 |
| US20140023277A1 (en) * | 2011-03-22 | 2014-01-23 | Fujitsu Limited | Image processor and image processing method |
| CN106570814A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-04-19 | 广东工业大学 | 一种新型的超混沌图像加密方法 |
| CN107169912A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-09-15 | 黄宗美 | 一种图像混沌加密技术的改进方法 |
| CN115643001A (zh) * | 2022-12-25 | 2023-01-24 | 武汉恩为科技有限公司 | 一种基于位平面的图像加密方法、系统及可读存储介质 |
| CN116033089A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-04-28 | 探长信息技术(苏州)有限公司 | 用于安防工程远程智能监控方法 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064738A (en) * | 1996-12-10 | 2000-05-16 | The Research Foundation Of State University Of New York | Method for encrypting and decrypting data using chaotic maps |
| US20140023277A1 (en) * | 2011-03-22 | 2014-01-23 | Fujitsu Limited | Image processor and image processing method |
| CN102693523A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-09-26 | 华南理工大学 | 一种基于双混沌系统的图像二级加密方法 |
| CN102800042A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-11-28 | 南昌大学 | 基于对数极坐标变换的多图像加密方法 |
| CN106570814A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-04-19 | 广东工业大学 | 一种新型的超混沌图像加密方法 |
| CN107169912A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-09-15 | 黄宗美 | 一种图像混沌加密技术的改进方法 |
| CN115643001A (zh) * | 2022-12-25 | 2023-01-24 | 武汉恩为科技有限公司 | 一种基于位平面的图像加密方法、系统及可读存储介质 |
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