《圖像加密處理技術(shù)》詳細(xì)介紹了數(shù)字圖像加密處理技術(shù)的相關(guān)理論和應(yīng)用,內(nèi)容包括緒論、數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)、圖像加密技術(shù)基礎(chǔ)、多等級(jí)漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議、具有核心參與者的圖像共享協(xié)議、具有核心參與者的漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議、智慧城市圖像隱私保護(hù)模型、智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護(hù)模型,以及基于GAN航拍圖像隱私處理研究等內(nèi)容。
《圖像加密處理技術(shù)》可供圖像加密處理技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的工程技術(shù)人員、研究人員使用,也可供大專(zhuān)院校信息安全技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的師生參考。
圖像加密處理技術(shù)是將加密算法應(yīng)用于圖像處理中,以保護(hù)圖像的隱私和安全,屬于信息安全領(lǐng)域的分支。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及智能設(shè)備的普及,人們可以采集到大量高質(zhì)量、多元化的圖像數(shù)據(jù),圖像處理技術(shù)已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部分。因此,圖像信息的安全問(wèn)題也日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在這個(gè)信息化的時(shí)代,針對(duì)圖像加密處理技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為保護(hù)圖像信息安全的重要手段。圖像加密處理是指將一幅圖像轉(zhuǎn)化為另一幅看起來(lái)很像原圖,但實(shí)際上已經(jīng)被加密的圖像的過(guò)程。加密圖像只有在得到密鑰的情況下才能被還原為原始圖像。圖像加密可以保護(hù)圖像的機(jī)密性和完整性,防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和篡改。
本書(shū)從理論和實(shí)踐兩方面介紹了現(xiàn)代圖像加密處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用實(shí)踐,全面系統(tǒng)地介紹了圖像加密處理技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)、理論協(xié)議和實(shí)踐應(yīng)用,深入探討了現(xiàn)代圖像加密處理技術(shù)的理論和應(yīng)用,是讀者全面了解圖像加密處理技術(shù)的重要參考資料。
本書(shū)第1章緒論主要介紹了數(shù)字圖像加密技術(shù)的背景和研究意義。數(shù)字圖像在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,但是隨著技術(shù)的發(fā)展,圖像的安全性問(wèn)題也日益突出。因此,針對(duì)數(shù)字圖像加密技術(shù)的研究和實(shí)踐應(yīng)用具有非常重要的意義。
第2章數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)介紹了數(shù)字圖像加密技術(shù)中所需要的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ),包括數(shù)論基礎(chǔ)和有限域等內(nèi)容。數(shù)論基礎(chǔ)是數(shù)字圖像加密技術(shù)中的基礎(chǔ),有限域則是數(shù)字圖像加密算法中常用的數(shù)學(xué)工具。
第3章圖像加密技術(shù)基礎(chǔ)介紹了數(shù)字圖像的基本概念和信息系統(tǒng)密碼學(xué)技術(shù),以及圖像加密中常用的秘密分享技術(shù)、基于多項(xiàng)式的圖像共享協(xié)議、層級(jí)式圖像共享協(xié)議和漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議等內(nèi)容。同時(shí),本章還介紹了圖像加密效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和衡量密碼體制安全性的基本準(zhǔn)則等內(nèi)容,給出了幾種針對(duì)圖像加密效果的評(píng)估準(zhǔn)則,用來(lái)評(píng)估圖像加密算法的效果。
第4章多等級(jí)漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議提出了一個(gè)圖像共享協(xié)議,該協(xié)議采用了多等級(jí)漸進(jìn)式的策略,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的安全共享和傳輸,在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,本章所提協(xié)議可以認(rèn)為是一個(gè)方便且實(shí)用的工具。
第5章具有核心參與者的圖像共享協(xié)議提出了一種圖像共享協(xié)議,該方法不僅克服了以往工作中陰影圖像大小不同、子陰影圖像拼接復(fù)雜等缺點(diǎn),而且在生成相同且較小的核心陰影圖像和非核心陰影圖像方面具有優(yōu)勢(shì)。
第6章具有核心參與者的漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議提出了一種漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,圖像發(fā)布者和客戶(hù)產(chǎn)生的計(jì)算復(fù)雜性和時(shí)間成本都很低,但效率很高。
第7章智慧城市圖像隱私保護(hù)模型介紹了智慧城市圖像隱私保護(hù)的理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)目標(biāo),提出了一種智慧城市圖像隱私保護(hù)模型,在效率、安全性和靈活性方面具有較好的性能表現(xiàn)。
第8章智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護(hù)模型介紹了智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護(hù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和攻擊者模型,本模型充分地利用了云服務(wù)器輔助智能監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行加密的計(jì)算工作,從而有效地降低了本地的計(jì)算負(fù)擔(dān),并且云服務(wù)器無(wú)需完全可信。
第9章基于GAN的航拍圖像隱私處理,介紹了一種基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的航拍圖像隱私處理的模型,經(jīng)過(guò)安全性分析表明該模型能夠有效地抵御模型逆向攻擊,具有較好的魯棒性。
通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí),讀者能夠?qū)ΜF(xiàn)代圖像加密處理技術(shù)有一個(gè)全面的了解和認(rèn)識(shí),掌握?qǐng)D像加密處理技術(shù)的基本原理、算法設(shè)計(jì)、安全性分析和應(yīng)用實(shí)踐等方面的知識(shí),從而更好地應(yīng)對(duì)圖像信息安全的挑戰(zhàn),為信息安全事業(yè)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。
本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中,得到了許多老師的幫助,并參考和引用了相關(guān)文獻(xiàn)。在此向?yàn)槲姨峁┚帉?xiě)幫助的老師及相關(guān)文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝,特別感謝桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息安全學(xué)院劉憶寧教授給予我提供的大力支持。
本書(shū)內(nèi)容涉及的有關(guān)研究得到了江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)GJJ210853、GJJ2200825)的資助。
由于編者水平有限,書(shū)中不足之處,懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
目錄1緒論12數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)82.1數(shù)論基礎(chǔ)82.1.1因子分解82.1.2同余類(lèi)82.1.3線性同余式82.2有限域92.2.1群92.2.2有限域93圖像加密技術(shù)基礎(chǔ)123.1數(shù)字圖像123.1.1圖像的概念和分類(lèi)123.1.2圖像的特點(diǎn)133.2信息系統(tǒng)密碼學(xué)技術(shù)143.2.1對(duì)稱(chēng)密碼體制163.2.2非對(duì)稱(chēng)密碼體制173.2.3Hash函數(shù)183.2.4數(shù)字簽名193.2.5數(shù)字信封203.3秘密分享技術(shù)213.3.1最基礎(chǔ)的秘密分享方案213.3.2門(mén)限秘密分享方案233.3.3門(mén)限數(shù)字簽名方案303.4基于多項(xiàng)式的圖像共享協(xié)議333.4.1份額分發(fā)353.4.2圖像重構(gòu)353.5層級(jí)式圖像共享協(xié)議383.5.1份額分發(fā)393.5.2秘密重構(gòu)393.6漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議403.6.1漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議的特征403.6.2漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議的性質(zhì)413.7圖像加密效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則423.7.1圖像信息熵與強(qiáng)度直方圖分析423.7.2相鄰像素的相關(guān)性433.7.3圖像質(zhì)量分析443.7.4明文敏感性分析443.8衡量密碼體制安全性的基本準(zhǔn)則453.8.1安全的密碼系統(tǒng)條件453.8.2衡量密碼體制安全性準(zhǔn)則453.9本章小結(jié)464多等級(jí)漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議474.1問(wèn)題提出474.2提出協(xié)議484.2.1準(zhǔn)備過(guò)程484.2.2分發(fā)過(guò)程504.2.3嵌入過(guò)程504.2.4重構(gòu)過(guò)程514.3安全性分析524.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比分析534.4.1仿真實(shí)驗(yàn)534.4.2時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)594.4.3性能對(duì)比604.5本章小結(jié)615具有核心參與者的圖像共享協(xié)議625.1問(wèn)題提出625.2提出協(xié)議645.2.1陰影圖像生成665.2.2共享圖像重構(gòu)665.3安全性分析675.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比分析685.4.1仿真實(shí)驗(yàn)685.4.2時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)715.4.3性能對(duì)比715.5本章小結(jié)736具有核心參與者的漸進(jìn)式圖像共享協(xié)議746.1問(wèn)題提出746.2提出協(xié)議756.2.1陰影圖像生成766.2.2共享圖像重構(gòu)776.3安全性分析786.4仿真實(shí)驗(yàn)796.5性能分析836.5.1直方圖分析836.5.2相關(guān)性分析836.5.3MSE和RMSE876.5.4PSNR和SSIM886.5.5差分分析896.5.6時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)906.6本章小結(jié)917智慧城市圖像隱私保護(hù)模型927.1數(shù)據(jù)是智慧城市的核心資源927.2智慧城市圖像隱私保護(hù)模型的理論基礎(chǔ)937.2.1混沌映射算法937.2.2DNA加密算法957.2.3同態(tài)加密算法967.3設(shè)計(jì)目標(biāo)997.3.1定制化隱私保護(hù)的要求997.3.2圖像數(shù)據(jù)安全性要求1007.3.3攻擊者模型定義1007.4MSAI模型1007.4.1圖像采集與預(yù)處理1027.4.2敏感區(qū)域遮蔽方法1027.4.3去除敏感區(qū)域的遮蔽1047.5仿真實(shí)驗(yàn)1047.5.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果1047.5.2安全分析與效率分析1077.6本章小結(jié)1088智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護(hù)模型1098.1設(shè)計(jì)目標(biāo)1098.1.1準(zhǔn)確識(shí)別及定制隱私保護(hù)1108.1.2滿(mǎn)足安全性的要求1108.2攻擊者模型1108.3智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護(hù)方案1108.3.1圖像采集與預(yù)處理1128.3.2遮蔽算法1128.4實(shí)驗(yàn)和對(duì)比1138.4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果1138.4.2灰度直方圖分析1158.4.3相關(guān)性分析1168.4.4MSE與PSNR1168.4.5UACI與NPCR1188.5安全分析1188.6本章小結(jié)1199基于GAN的航拍圖像隱私處理研究1209.1相關(guān)理論基礎(chǔ)1209.1.1生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)1209.1.2自編碼器與U-Net1219.2模型整體框架1239.2.1PPUP-GAN的特性1239.2.2PPUP-GAN的目標(biāo)1239.2.3PPUP-GAN的創(chuàng)新點(diǎn)1249.3模型結(jié)構(gòu)1249.3.1PPUP-GAN模型細(xì)節(jié)1249.3.2目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)1259.3.3PPUP-GAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1269.4實(shí)驗(yàn)評(píng)估以及安全性分析1279.4.1實(shí)驗(yàn)評(píng)估1279.4.2實(shí)用性和隱私性分析1309.4.3安全性分析1309.5本章小結(jié)131參考文獻(xiàn)132