一种云存储中图像隐私保护的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于云计算安全技术领域，设及一种保护图像安全和隐私的方法及系统， 具体设及一种基于图像矩阵盲化的加密方法和云端存储方法及系统。
【背景技术】
[0002] 云被视为下一代互联网发展的框架，云存储W低成本提供大规模的数据存储和应 用服务使其成为互联网最热口的技术之一。许多知名的互联网公司，如微软、亚马逊、苹果、 谷歌等都开始提供收费的云存储服务。随着云存储服务的逐渐普及，用户自身数据的隐私 和安全也面临着诸多威胁。
[0003] 2012年8月，苹果公司的iCloud云服务受到黑客攻击，黑客再破解用户密码之后， 窃取用户隐私信息，删除部分用户资料，导致用户敏感信息泄露和数据丢失。2011年4月， Amazon的EC2云计算服务器被黑客租用，对Sony PlayS化tion网站进行攻击，造成大规模用 户数据泄露。2011年12月国内最大的开发者社区CSDN.肥T，国内知名社区网站天涯网被黑 客攻击，4000万用户密码遭到泄露，而用户密码均已明文方式保存在服务器。云服务由于自 身的开放性、资源集中性，大量黑客们不停挖掘云服务商的漏桐，期望获得有价值的数据， 使得隐私泄露事件频发。同时，云服务器内部操作的不透明性，云可能会故意收集用户隐私 信息或者其他不诚实的行为，如节约服务器资源而偷懒。隐私保护和数据安全成为云服务 发展的急需解决的瓶颈之一。
[0004] 图像作为云端最容易泄露的用户数据之一，具有内容直观，数据量大，一旦泄露对 用户隐私危害严重等特点。云服务商从自身成本考虑，云端图像数据大多已明文保存，云不 诚实的行为可W查看图像数据，黑客也可能窃取云端数据，泄露用户隐私。因此对图像进行 加密存储，使云服务商无法识别图像信息，对图像解密有很大难度，成为保护图像隐私主要 的手段。在图像加密中，主要关屯、的是图像加密的强度和加密、解密的开销，包括时间开销 和计算量的大小。目前使用较多的图像加密方案包括基于像素置换的加密、基于秘密分割 的机密、基于现代密码体质的加密、基于混浊的加密等方法。
[000引在传统将图像加密上传云存储过程中，用户在将图像数据上传到云服务器之前， 在本地先手动使用图像加密工具对要存储在云端的图像进行加密，当把图像从云服务器中 下载到本地设备之后，再使用工具对加密图像进行解密操作。运种方案给用户带来了许多 额外的操作，图像加密、解密需要手动完成，而且加密、解密的速度也是在使用云服务过程 中影响用户体验的重要环节。
[0006] 因此在图像数据在云服务器端存储时，不仅要保护数据隐私和安全不被泄露，同 时还应该设计更加方便、快捷的加密系统供用户使用云服务。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种云服务过程中对图像加密强度高、速 度快、在云存储过程中用户操作简易、密钥方便保存和传输方便、能实现多终端图像提取的 图像加密方法及系统。
[0008] 本发明的方法所采用的技术方案是:一种云存储中图像隐私保护的方法，其特征 在于，包括W下步骤：
[0009] 步骤1:图像增补；
[0010] 对要上传云服务器的mXn像素的图像I，将其扩展为MXM的等像素矩形图像Γ，其 中M〉m，M〉n，增加的像素点用随机彩色图像进行增补；原图像I在增补图像Γ的相对位置用 坐标(x，y)表示；
[0011] 步骤2:提取图像像素矩阵；
[001引对增补图像I '提取RGB像素矩阵，分别得到增补图像Γ的立个像素矩阵:Mr、Mg、Mb;
[0013] 步骤3:生成随机置换数，生成6个盲化矩阵P1，P2, . . .，P6;
[0014] 步骤4:对像素矩阵进行盲化；
[0015] 将步骤2中得到的Ξ个分量矩阵进行盲化，分别乘W步骤3中生成的盲化矩阵，得 到:
Ξ个新的矩阵，其中Χ，Υ，Ζ包含原图像 的所有信息；
[0016] 步骤5:合成盲化图像；
[0017] 将ΜΧΜ矩阵Χ，Υ，Ζ重新合成一张盲化图像Ii;经过盲化后的图像Ii直观上不会泄露 任何用户隐私，对于云服务器和黑客来说，在不知道盲化矩阵P1，P2, ...，P6的情况下，企图 通过图像Ii恢复出原图像矩阵Mr、Mg、Mb的概率是极低的。
[0018] 步骤6:图像裁剪、上传；
[0019] 对步骤5中合成的盲化图像Ii进行裁剪，将Ii切割为m'Xn'像素的图像12,图像裁 剪应不破坏原图像I的完整性，同时将图像12上传云服务器保存，其中m'〉m，n'〉n;
[0020] 步骤7:生成解码密钥；
[0021] 将步骤1当中增补后的矩形图像像素值M，原图像与增补图像的相对位置坐标(X， y)，W及步骤3当中生成的6个盲化矩阵pi，p2,.. .，P6-起作为解密密钥保存在一张二维码 图像中。
[0022] 作为优选，步骤3中所述的生成随机置换数，其具体实现包括W下子步骤：
[002引步骤3.1 :构造6个随机置换数町，312，. . .，31日，其中：
[0024] JTie{l，....，n}，i = l，2...，6;
[002引步骤3.2:构造6个非零随机数集合{曰1,曰2，...，曰。}，{131,62，...，13。}，山1，。2，...， Cn} , { dl , (I2 , . . . , dn} ?{θ1,θ2, . . . , θη} . . . ,fn}；
[0026] 步骤3.3:定义函数3,.,=()，以^.)'），(),.，二1，(-、-二.)·）；
[0027] 步骤3.4:生成6个盲化矩阵pi，ρ2，. . .，Ρ6，其中：
[0032]其中pi，p2, . . .，P6为容易求逆的矩阵，其逆矩阵分别为：
[0037] 作为优选，步骤5中所述的将MXM矩阵Χ，Υ，Ζ重新合成一张盲化图像Ii的具体实现 过程如下:将矩阵X，Y，Z对应位置上的像素值存入一个Ξ维数组(Rx，Ry，Rz)中，调用函数对 每一个像素点上的Ξ基色进行合成，将合成之后的RGB值存入图片缓冲区的对应位置，依次 对每一个像素点进行如上运算直到重新合成图像II。
[0038] 本发明的系统所采用的技术方案是:一种云存储中图像隐私保护的系统，其特征 在于:包括图像盲化加密模块和图像去盲解密模块；
[0039] 所述图像盲化加密模块包括：
[0040] 图像增补模块：用于将待上传云服务器的mXn像素原图像I扩展为一张 MXM的等 像素矩形图像Γ，增加的像素点用随机彩色图像进行增补；
[0041] 图像像素提取模块:用于提取增补图像Γ的RGB像素矩阵，分别得到增补图像Γ的 Ξ个像素矩阵:Mr、Mg、Mb;
[0042] 图像盲化模块:用于生产随机置换数町，咱，...，邮，生成6个盲化矩阵pi，p2, . . .，P6; 对增补图像Γ的Ξ个像素矩阵分量盲化，得到义二巧Ms换1，:F二= A姐6拓1 Ξ个新的矩阵;对Ξ个Μ X Μ的盲化矩阵X，Y，Z重新合成一张盲化图像Ii;
[0043] 图像裁剪模块:用于对合成的盲化图像Ii进行剪裁，将Ii切割为m'Xn'像素的图像 12,同时将图像12上传云服务器保存；
[0044] 解码密钥生成模块：用于将图像增补模块中扩展后的矩形图像像素值M，原图像 与增补图像的相对位置坐标(x，y)，W及图像盲化模块中生成的6个盲化矩阵pi，p2，...，p6 一起生成解密密钥保存在一张二维码图像中；
[004引所述图像去盲解密模块包括：
[0046] 图像增补模块:用于提取解码密钥中的矩形图像像素值M，将下载到本地和移动终 端像素为m'Xn'的盲化图像12扩展为一张 MXM的等像素矩形图像13,增加的像素点用随机 彩色图像进行增补；
[0047] 图像像素提取模块：用于提取增补图像13的RGB像素矩阵，分别得到增补图像13的 Ξ个像素矩阵:M'r、M'g、M'b;
[0048] 图像去盲模块：用于提取解码密钥中6个盲化矩阵pi，p2, . . .，P6,对增补图像l3的 Ξ个像素矩阵分量去盲，得至I
Ξ个新的矩阵； 对Ξ个MXM的去盲矩阵X'，Υ'，Z'重新合成去盲图像r ;
[0049] 图像剪裁模块:用于提取解码密钥中原始图像与增补图像的相对位置坐标(x，y)， 将合成的去盲图像r按相对位置坐标(x，y)裁剪为mXn像素的原始图像I，同时将原始图像 I保存到本地或移动终端。
[0050] 本发明现对现有技术，对图像的加密强度加高，速度快，在云存储过程中使用户操 作简易，密钥方便保存和传输方便，实现多终端的图像提取。
【附图说明】
[0051] 图1:本发明实施例的方法中对图像进行盲化后上传云服务器的过程示意图；
[0052] 图2:本发明实施例的方法中从云服务器提取盲化图像并在移动终端解码图像的 过程示意图；
[0053] 图3:本发明实施例的方法的图像在云端存储和提取流程图；
[0054] 图4:本发明实施例的系统结构图。
【具体实施方式】
[0055] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发 明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0056] 本发明提供的一种云存储中图像隐私保护的方法，包括W下步骤：
[0057] 步骤1:图像增补；
[0058] 对要上传云服务器的mXn像素的图像I，将其扩展为MXM的等像素矩形图像Γ，其 中M〉m，M〉n，增加的像素点用随机彩色图像进行增补；原图像I在增补图像Γ的相对位置用 坐标(x，y)表示；
[0059] 步骤2:提取图像像素矩阵；
[0060] 对增补图像Γ提取RGB像素矩阵，分别得到增补图像Γ的Ξ个像素矩阵:Mr、Mg、Mb; [0061 ]步骤3:生成随机置换数，生成6个盲化矩阵P1，P2，. . .，P6;，其具体实现包括W下子 步骤：
[0062] 步骤3.1:构造6个随机置换数町，312,. . .，JT6,其中；
[0063] Jiie{l，....，n}，i = l，2...，6;
[0064] 步骤3.2:构造6个非零随机数集合{曰1,曰2，...，曰。}，{131,62，...，13。}，山1，。2，...， Cn} '{dl'cb, . . . ,dn} . . . ,θη} . . . ,fn};
[006引步骤3.3:定义函数》= 0, (X 吉 y)，3w,二 1，(X = :