基于隱寫術(shù)的圖像加密外包技術(shù)研究.pdf

1、隨著個(gè)人移動(dòng)設(shè)備的普及,人們獲取信息的途徑也越來越豐富，不再僅限于通過PC端來獲得多媒體數(shù)據(jù)，更多的多媒體通過個(gè)人移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行傳輸，例如智能手機(jī)、Pad等。而在眾多多媒體數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)圖像是最主要的呈現(xiàn)媒介，并在蜂窩網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)中廣泛傳播。數(shù)據(jù)圖像豐富著人們的生活的同時(shí)，卻也帶來了無法忽視的安全問題，由于個(gè)人移動(dòng)設(shè)備計(jì)算的局限性，如何在移動(dòng)設(shè)備上有效的保證圖像等敏感數(shù)據(jù)的安全性成為迫在眉睫的問題。多媒體數(shù)據(jù)加密被公認(rèn)為是最基本的保護(hù)圖像

2、的安全與隱私的方式，傳統(tǒng)的加密方式將圖像數(shù)據(jù)看成二進(jìn)制流，并對(duì)整個(gè)二進(jìn)制流進(jìn)行加密處理，通過將數(shù)據(jù)本身變得不易理解來保證數(shù)據(jù)的安全性。由于圖像數(shù)據(jù)通常是大規(guī)模、多維和高冗余的，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高并且計(jì)算能力有限的設(shè)備而言，無法有效的對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。隨著云計(jì)算的提出，云計(jì)算以其低成本高處理能力的特性，使得基于云計(jì)算的圖像處理外包成為可能。云計(jì)算把本應(yīng)該由用戶在本地處理的IT計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)變由云計(jì)算服務(wù)中心代為完成，從而有效實(shí)現(xiàn)硬軟件資源共

3、享減少了用戶本地開銷。然而，云計(jì)算的主要問題之一，是缺乏有效的機(jī)制保證在不可信公共云服務(wù)中用戶數(shù)據(jù)的安全性。
　　本文提出一種基于隱寫術(shù)的圖像加密外包技術(shù)，通過該技術(shù)，在本地沒有條件進(jìn)行圖像加密的情況下，用戶能夠?qū)D像數(shù)據(jù)外包給云服務(wù)進(jìn)行加密處理，同時(shí)保證圖像數(shù)據(jù)的安全性。其主要思想是：本地用戶提取圖像的敏感信息，并利用隱寫術(shù)對(duì)圖像敏感信息進(jìn)行隱藏，確保隱寫數(shù)據(jù)難以被不可信云端監(jiān)測(cè)，不可信云端在感知不到原圖像存在的情況下，完成對(duì)其

4、加密處理，用戶可在密文域的數(shù)據(jù)中提取出由原圖像數(shù)據(jù)直接加密后的結(jié)果。本文的工作重點(diǎn)是：
　　①設(shè)計(jì)合理的隱寫方式。確保圖像數(shù)據(jù)信息難以被云端監(jiān)測(cè)，此外必須保證隱寫后的數(shù)據(jù)在加密后能直接被用戶提取出來。本文采用基于位平面的隱寫方式，在載體圖像的最后兩個(gè)位平面(2LSBs)中嵌入原始圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)，利用載體圖像的倒數(shù)第三個(gè)位平面進(jìn)行標(biāo)記。實(shí)驗(yàn)證明該嵌入方式嵌入量為每像素2bit，最后通過常見隱寫分析實(shí)驗(yàn)證明該嵌入方法具有良好的安全性。

5、
　?、谠O(shè)計(jì)有效的外包加密方式。由于安全圖像外包加密是在隱寫載體圖像上進(jìn)行，我們必須保證設(shè)計(jì)的加密算法依然有效，也就是說，加密算法對(duì)隱寫圖像的加密操作等價(jià)于對(duì)原始圖像的加密操作。同時(shí)，用戶可以在不依靠載體圖像的情況下，直接利用解密密鑰對(duì)圖像進(jìn)行解密。本文中，用戶采用選擇加密的方式先對(duì)原始圖像信息進(jìn)行敏感信息提取，不可信云服務(wù)端采用空域的加密方式對(duì)隱寫圖像進(jìn)行混沌加密操作，安全性分析表明該外包加密方案具備良好的加密效果，同時(shí)滿足外包

6、加密的要求。
　?、蹖?duì)基于隱寫術(shù)的圖像加密外包技術(shù)進(jìn)行了研究整理，分析嵌入容量、隱寫安全性、計(jì)算復(fù)雜度和通信開銷等性能指標(biāo)。其中引入峰值信噪比(PSNR)、卡方檢測(cè)、基于差分直方圖的隱寫分析以及針對(duì)2LSB嵌入的分析方法來對(duì)隱寫安全性進(jìn)行檢測(cè)；引入直方圖、PSNR、平均結(jié)構(gòu)相似指數(shù)(MSSIM)以及相鄰像素相關(guān)性等指標(biāo)來對(duì)加密過程安全性進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)證明，本文的加密外包技術(shù)在隱寫安全性、加密安全性、外包時(shí)間等性能評(píng)測(cè)上，具有良好的