一種云存儲中圖像隱私保護的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于云計算安全技術領域，設及一種保護圖像安全和隱私的方法及系統(tǒng)， 具體設及一種基于圖像矩陣盲化的加密方法和云端存儲方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 云被視為下一代互聯(lián)網發(fā)展的框架，云存儲W低成本提供大規(guī)模的數(shù)據存儲和應 用服務使其成為互聯(lián)網最熱口的技術之一。許多知名的互聯(lián)網公司，如微軟、亞馬遜、蘋果、 谷歌等都開始提供收費的云存儲服務。隨著云存儲服務的逐漸普及，用戶自身數(shù)據的隱私 和安全也面臨著諸多威脅。
[0003] 2012年8月，蘋果公司的iCloud云服務受到黑客攻擊，黑客再破解用戶密碼之后， 竊取用戶隱私信息，刪除部分用戶資料，導致用戶敏感信息泄露和數(shù)據丟失。2011年4月， Amazon的EC2云計算服務器被黑客租用，對Sony PlayS化tion網站進行攻擊，造成大規(guī)模用 戶數(shù)據泄露。2011年12月國內最大的開發(fā)者社區(qū)CSDN.肥T，國內知名社區(qū)網站天涯網被黑 客攻擊，4000萬用戶密碼遭到泄露，而用戶密碼均已明文方式保存在服務器。云服務由于自 身的開放性、資源集中性，大量黑客們不停挖掘云服務商的漏桐，期望獲得有價值的數(shù)據， 使得隱私泄露事件頻發(fā)。同時，云服務器內部操作的不透明性，云可能會故意收集用戶隱私 信息或者其他不誠實的行為，如節(jié)約服務器資源而偷懶。隱私保護和數(shù)據安全成為云服務 發(fā)展的急需解決的瓶頸之一。
[0004] 圖像作為云端最容易泄露的用戶數(shù)據之一，具有內容直觀，數(shù)據量大，一旦泄露對 用戶隱私危害嚴重等特點。云服務商從自身成本考慮，云端圖像數(shù)據大多已明文保存，云不 誠實的行為可W查看圖像數(shù)據，黑客也可能竊取云端數(shù)據，泄露用戶隱私。因此對圖像進行 加密存儲，使云服務商無法識別圖像信息，對圖像解密有很大難度，成為保護圖像隱私主要 的手段。在圖像加密中，主要關屯、的是圖像加密的強度和加密、解密的開銷，包括時間開銷 和計算量的大小。目前使用較多的圖像加密方案包括基于像素置換的加密、基于秘密分割 的機密、基于現(xiàn)代密碼體質的加密、基于混濁的加密等方法。
[000引在傳統(tǒng)將圖像加密上傳云存儲過程中，用戶在將圖像數(shù)據上傳到云服務器之前， 在本地先手動使用圖像加密工具對要存儲在云端的圖像進行加密，當把圖像從云服務器中 下載到本地設備之后，再使用工具對加密圖像進行解密操作。運種方案給用戶帶來了許多 額外的操作，圖像加密、解密需要手動完成，而且加密、解密的速度也是在使用云服務過程 中影響用戶體驗的重要環(huán)節(jié)。
[0006] 因此在圖像數(shù)據在云服務器端存儲時，不僅要保護數(shù)據隱私和安全不被泄露，同 時還應該設計更加方便、快捷的加密系統(tǒng)供用戶使用云服務。

【發(fā)明內容】

[0007] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種云服務過程中對圖像加密強度高、速 度快、在云存儲過程中用戶操作簡易、密鑰方便保存和傳輸方便、能實現(xiàn)多終端圖像提取的 圖像加密方法及系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明的方法所采用的技術方案是:一種云存儲中圖像隱私保護的方法，其特征 在于，包括W下步驟：
[0009] 步驟1:圖像增補；
[0010] 對要上傳云服務器的mXn像素的圖像I，將其擴展為MXM的等像素矩形圖像Γ，其 中M〉m，M〉n，增加的像素點用隨機彩色圖像進行增補；原圖像I在增補圖像Γ的相對位置用 坐標(x，y)表示；
[0011] 步驟2:提取圖像像素矩陣；
[001引對增補圖像I '提取RGB像素矩陣，分別得到增補圖像Γ的立個像素矩陣:Mr、Mg、Mb;
[0013] 步驟3:生成隨機置換數(shù)，生成6個盲化矩陣P1，P2, . . .，P6;
[0014] 步驟4:對像素矩陣進行盲化；
[0015] 將步驟2中得到的Ξ個分量矩陣進行盲化，分別乘W步驟3中生成的盲化矩陣，得 到:
Ξ個新的矩陣，其中Χ，Υ，Ζ包含原圖像 的所有信息；
[0016] 步驟5:合成盲化圖像；
[0017] 將ΜΧΜ矩陣Χ，Υ，Ζ重新合成一張盲化圖像Ii;經過盲化后的圖像Ii直觀上不會泄露 任何用戶隱私，對于云服務器和黑客來說，在不知道盲化矩陣P1，P2, ...，P6的情況下，企圖 通過圖像Ii恢復出原圖像矩陣Mr、Mg、Mb的概率是極低的。
[0018] 步驟6:圖像裁剪、上傳；
[0019] 對步驟5中合成的盲化圖像Ii進行裁剪，將Ii切割為m'Xn'像素的圖像12,圖像裁 剪應不破壞原圖像I的完整性，同時將圖像12上傳云服務器保存，其中m'〉m，n'〉n;
[0020] 步驟7:生成解碼密鑰；
[0021] 將步驟1當中增補后的矩形圖像像素值M，原圖像與增補圖像的相對位置坐標(X， y)，W及步驟3當中生成的6個盲化矩陣pi，p2,.. .，P6-起作為解密密鑰保存在一張二維碼 圖像中。
[0022] 作為優(yōu)選，步驟3中所述的生成隨機置換數(shù)，其具體實現(xiàn)包括W下子步驟：
[002引步驟3.1 :構造6個隨機置換數(shù)町，312，. . .，31日，其中：
[0024] JTie{l，....，n}，i = l，2...，6;
[002引步驟3.2:構造6個非零隨機數(shù)集合{曰1,曰2，...，曰。}，{131,62，...，13。}，山1，。2，...， Cn} , { dl , (I2 , . . . , dn} ?{θ1,θ2, . . . , θη} . . . ,fn}；
[0026] 步驟3.3:定義函數(shù)3,.,=()，以^.)'），(),.，二1，(-、-二.)·）；
[0027] 步驟3.4:生成6個盲化矩陣pi，ρ2，. . .，Ρ6，其中：
[0032]其中pi，p2, . . .，P6為容易求逆的矩陣，其逆矩陣分別為：
[0037] 作為優(yōu)選，步驟5中所述的將MXM矩陣Χ，Υ，Ζ重新合成一張盲化圖像Ii的具體實現(xiàn) 過程如下:將矩陣X，Y，Z對應位置上的像素值存入一個Ξ維數(shù)組(Rx，Ry，Rz)中，調用函數(shù)對 每一個像素點上的Ξ基色進行合成，將合成之后的RGB值存入圖片緩沖區(qū)的對應位置，依次 對每一個像素點進行如上運算直到重新合成圖像II。
[0038] 本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術方案是:一種云存儲中圖像隱私保護的系統(tǒng)，其特征 在于:包括圖像盲化加密模塊和圖像去盲解密模塊；
[0039] 所述圖像盲化加密模塊包括：
[0040] 圖像增補模塊：用于將待上傳云服務器的mXn像素原圖像I擴展為一張 MXM的等 像素矩形圖像Γ，增加的像素點用隨機彩色圖像進行增補；
[0041] 圖像像素提取模塊:用于提取增補圖像Γ的RGB像素矩陣，分別得到增補圖像Γ的 Ξ個像素矩陣:Mr、Mg、Mb;
[0042] 圖像盲化模塊:用于生產隨機置換數(shù)町，咱，...，郵，生成6個盲化矩陣pi，p2, . . .，P6; 對增補圖像Γ的Ξ個像素矩陣分量盲化，得到義二巧Ms換1，:F二= A姐6拓1 Ξ個新的矩陣;對Ξ個Μ X Μ的盲化矩陣X，Y，Z重新合成一張盲化圖像Ii;
[0043] 圖像裁剪模塊:用于對合成的盲化圖像Ii進行剪裁，將Ii切割為m'Xn'像素的圖像 12,同時將圖像12上傳云服務器保存；
[0044] 解碼密鑰生成模塊：用于將圖像增補模塊中擴展后的矩形圖像像素值M，原圖像 與增補圖像的相對位置坐標(x，y)，W及圖像盲化模塊中生成的6個盲化矩陣pi，p2，...，p6 一起生成解密密鑰保存在一張二維碼圖像中；
[004引所述圖像去盲解密模塊包括：
[0046] 圖像增補模塊:用于提取解碼密鑰中的矩形圖像像素值M，將下載到本地和移動終 端像素為m'Xn'的盲化圖像12擴展為一張 MXM的等像素矩形圖像13,增加的像素點用隨機 彩色圖像進行增補；
[0047] 圖像像素提取模塊：用于提取增補圖像13的RGB像素矩陣，分別得到增補圖像13的 Ξ個像素矩陣:M'r、M'g、M'b;
[0048] 圖像去盲模塊：用于提取解碼密鑰中6個盲化矩陣pi，p2, . . .，P6,對增補圖像l3的 Ξ個像素矩陣分量去盲，得至I
Ξ個新的矩陣； 對Ξ個MXM的去盲矩陣X'，Υ'，Z'重新合成去盲圖像r ;
[0049] 圖像剪裁模塊:用于提取解碼密鑰中原始圖像與增補圖像的相對位置坐標(x，y)， 將合成的去盲圖像r按相對位置坐標(x，y)裁剪為mXn像素的原始圖像I，同時將原始圖像 I保存到本地或移動終端。
[0050] 本發(fā)明現(xiàn)對現(xiàn)有技術，對圖像的加密強度加高，速度快，在云存儲過程中使用戶操 作簡易，密鑰方便保存和傳輸方便，實現(xiàn)多終端的圖像提取。
【附圖說明】
[0051] 圖1:本發(fā)明實施例的方法中對圖像進行盲化后上傳云服務器的過程示意圖；
[0052] 圖2:本發(fā)明實施例的方法中從云服務器提取盲化圖像并在移動終端解碼圖像的 過程示意圖；
[0053] 圖3:本發(fā)明實施例的方法的圖像在云端存儲和提取流程圖；
[0054] 圖4:本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結構圖。
【具體實施方式】
[0055] 為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發(fā)明，下面結合附圖及實施例對本發(fā) 明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0056] 本發(fā)明提供的一種云存儲中圖像隱私保護的方法，包括W下步驟：
[0057] 步驟1:圖像增補；
[0058] 對要上傳云服務器的mXn像素的圖像I，將其擴展為MXM的等像素矩形圖像Γ，其 中M〉m，M〉n，增加的像素點用隨機彩色圖像進行增補；原圖像I在增補圖像Γ的相對位置用 坐標(x，y)表示；
[0059] 步驟2:提取圖像像素矩陣；
[0060] 對增補圖像Γ提取RGB像素矩陣，分別得到增補圖像Γ的Ξ個像素矩陣:Mr、Mg、Mb; [0061 ]步驟3:生成隨機置換數(shù)，生成6個盲化矩陣P1，P2，. . .，P6;，其具體實現(xiàn)包括W下子 步驟：
[0062] 步驟3.1:構造6個隨機置換數(shù)町，312,. . .，JT6,其中；
[0063] Jiie{l，....，n}，i = l，2...，6;
[0064] 步驟3.2:構造6個非零隨機數(shù)集合{曰1,曰2，...，曰。}，{131,62，...，13。}，山1，。2，...， Cn} '{dl'cb, . . . ,dn} . . . ,θη} . . . ,fn};
[006引步驟3.3:定義函數(shù)》= 0, (X 吉 y)，3w,二 1，(X = :