《圖像加密處理技術》詳細介紹了數字圖像加密處理技術的相關理論和應用,內容包括緒論、數學理論基礎、圖像加密技術基礎、多等級漸進式圖像共享協議、具有核心參與者的圖像共享協議、具有核心參與者的漸進式圖像共享協議、智慧城市圖像隱私保護模型、智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護模型,以及基于GAN航拍圖像隱私處理研究等內容。
《圖像加密處理技術》可供圖像加密處理技術研究、開發(fā)和應用的工程技術人員、研究人員使用,也可供大專院校信息安全技術、計算機科學與技術等專業(yè)的師生參考。
圖像加密處理技術是將加密算法應用于圖像處理中,以保護圖像的隱私和安全,屬于信息安全領域的分支。
隨著物聯網的發(fā)展及智能設備的普及,人們可以采集到大量高質量、多元化的圖像數據,圖像處理技術已經成為我們生活中不可或缺的一部分。因此,圖像信息的安全問題也日益成為人們關注的焦點。在這個信息化的時代,針對圖像加密處理技術的研究和應用已成為保護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化為另一幅看起來很像原圖,但實際上已經被加密的圖像的過程。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。圖像加密可以保護圖像的機密性和完整性,防止未經授權的訪問和篡改。
本書從理論和實踐兩方面介紹了現代圖像加密處理技術的發(fā)展趨勢和應用實踐,全面系統地介紹了圖像加密處理技術的技術基礎、理論協議和實踐應用,深入探討了現代圖像加密處理技術的理論和應用,是讀者全面了解圖像加密處理技術的重要參考資料。
本書第1章緒論主要介紹了數字圖像加密技術的背景和研究意義。數字圖像在現代社會中的應用越來越廣泛,但是隨著技術的發(fā)展,圖像的安全性問題也日益突出。因此,針對數字圖像加密技術的研究和實踐應用具有非常重要的意義。
第2章數學理論基礎介紹了數字圖像加密技術中所需要的數學理論基礎,包括數論基礎和有限域等內容。數論基礎是數字圖像加密技術中的基礎,有限域則是數字圖像加密算法中常用的數學工具。
第3章圖像加密技術基礎介紹了數字圖像的基本概念和信息系統密碼學技術,以及圖像加密中常用的秘密分享技術、基于多項式的圖像共享協議、層級式圖像共享協議和漸進式圖像共享協議等內容。同時,本章還介紹了圖像加密效果評價準則和衡量密碼體制安全性的基本準則等內容,給出了幾種針對圖像加密效果的評估準則,用來評估圖像加密算法的效果。
第4章多等級漸進式圖像共享協議提出了一個圖像共享協議,該協議采用了多等級漸進式的策略,可以實現對圖像的安全共享和傳輸,在現實環(huán)境中,本章所提協議可以認為是一個方便且實用的工具。
第5章具有核心參與者的圖像共享協議提出了一種圖像共享協議,該方法不僅克服了以往工作中陰影圖像大小不同、子陰影圖像拼接復雜等缺點,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。
第6章具有核心參與者的漸進式圖像共享協議提出了一種漸進式圖像共享協議,實驗結果表明,圖像發(fā)布者和客戶產生的計算復雜性和時間成本都很低,但效率很高。
第7章智慧城市圖像隱私保護模型介紹了智慧城市圖像隱私保護的理論基礎和設計目標,提出了一種智慧城市圖像隱私保護模型,在效率、安全性和靈活性方面具有較好的性能表現。
第8章智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護模型介紹了智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護的設計目標和攻擊者模型,本模型充分地利用了云服務器輔助智能監(jiān)控設備進行加密的計算工作,從而有效地降低了本地的計算負擔,并且云服務器無需完全可信。
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抗網絡的航拍圖像隱私處理的模型,經過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。
通過本書的學習,讀者能夠對現代圖像加密處理技術有一個全面的了解和認識,掌握圖像加密處理技術的基本原理、算法設計、安全性分析和應用實踐等方面的知識,從而更好地應對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。
本書在編寫過程中,得到了許多老師的幫助,并參考和引用了相關文獻。在此向為我提供編寫幫助的老師及相關文獻的作者表示衷心感謝,特別感謝桂林電子科技大學計算機與信息安全學院劉憶寧教授給予我提供的大力支持。
本書內容涉及的有關研究得到了江西省教育廳科學技術研究項目(項目編號GJJ210853、GJJ2200825)的資助。
由于編者水平有限,書中不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
目錄1緒論12數學理論基礎82.1數論基礎82.1.1因子分解82.1.2同余類82.1.3線性同余式82.2有限域92.2.1群92.2.2有限域93圖像加密技術基礎123.1數字圖像123.1.1圖像的概念和分類123.1.2圖像的特點133.2信息系統密碼學技術143.2.1對稱密碼體制163.2.2非對稱密碼體制173.2.3Hash函數183.2.4數字簽名193.2.5數字信封203.3秘密分享技術213.3.1最基礎的秘密分享方案213.3.2門限秘密分享方案233.3.3門限數字簽名方案303.4基于多項式的圖像共享協議333.4.1份額分發(fā)353.4.2圖像重構353.5層級式圖像共享協議383.5.1份額分發(fā)393.5.2秘密重構393.6漸進式圖像共享協議403.6.1漸進式圖像共享協議的特征403.6.2漸進式圖像共享協議的性質413.7圖像加密效果評價準則423.7.1圖像信息熵與強度直方圖分析423.7.2相鄰像素的相關性433.7.3圖像質量分析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則453.8.1安全的密碼系統條件453.8.2衡量密碼體制安全性準則453.9本章小結464多等級漸進式圖像共享協議474.1問題提出474.2提出協議484.2.1準備過程484.2.2分發(fā)過程504.2.3嵌入過程504.2.4重構過程514.3安全性分析524.4實驗結果及對比分析534.4.1仿真實驗534.4.2時間開銷594.4.3性能對比604.5本章小結615具有核心參與者的圖像共享協議625.1問題提出625.2提出協議645.2.1陰影圖像生成665.2.2共享圖像重構665.3安全性分析675.4實驗結果及對比分析685.4.1仿真實驗685.4.2時間開銷715.4.3性能對比715.5本章小結736具有核心參與者的漸進式圖像共享協議746.1問題提出746.2提出協議756.2.1陰影圖像生成766.2.2共享圖像重構776.3安全性分析786.4仿真實驗796.5性能分析836.5.1直方圖分析836.5.2相關性分析836.5.3MSE和RMSE876.5.4PSNR和SSIM886.5.5差分分析896.5.6時間開銷906.6本章小結917智慧城市圖像隱私保護模型927.1數據是智慧城市的核心資源927.2智慧城市圖像隱私保護模型的理論基礎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設計目標997.3.1定制化隱私保護的要求997.3.2圖像數據安全性要求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仿真實驗1047.5.1實驗結果1047.5.2安全分析與效率分析1077.6本章小結1088智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護模型1098.1設計目標1098.1.1準確識別及定制隱私保護1108.1.2滿足安全性的要求1108.2攻擊者模型1108.3智慧家居監(jiān)控視頻隱私保護方案1108.3.1圖像采集與預處理1128.3.2遮蔽算法1128.4實驗和對比1138.4.1實驗結果1138.4.2灰度直方圖分析1158.4.3相關性分析1168.4.4MSE與PSNR1168.4.5UACI與NPCR1188.5安全分析1188.6本章小結1199基于GAN的航拍圖像隱私處理研究1209.1相關理論基礎1209.1.1生成對抗網絡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1239.2.3PPUP-GAN的創(chuàng)新點1249.3模型結構1249.3.1PPUP-GAN模型細節(jié)1249.3.2目標函數設計1259.3.3PPUP-GAN網絡結構1269.4實驗評估以及安全性分析1279.4.1實驗評估1279.4.2實用性和隱私性分析1309.4.3安全性分析1309.5本章小結131參考文獻132