技术领域
[0001] 本
发明属于通信技术领域，具体涉及基于图像加密的数据传输方法及装置。
背景技术
[0002] 在互联网的复杂环境下，传输过程中的数据安全非常重要，如果不采取必要的加密措施，采取明文传输的方式，黑客很容易就截取网络上的数据包，并利用公开的TCP/IP协议对包进行分解，而获得我们的核心数据。
[0003] 为了解决上述问题，传统的做法是使用现有的加解密
算法对明文直接加密，按照既定的存储和传输协议对密文进行存储和传输。
[0004] 上述方法虽然可以在一定程度上保证数据传输的安全，但是，由于其加密和传输过程都是只分别针对明文本身数据进行处理，加密强度不够大，较容易被破译获取，安全系数较低。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供基于图像加密的数据传输方法及装置，将数值化后的图片数据作为密钥，避免了传统的密钥容易破解的问题，极大提升了数据传输的安全性。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] 基于图像加密的数据传输方法，所述方法执行以下步骤：
[0008] 步骤S1：输入加密用的第一图像，对第一图像进行
图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥；
[0009] 步骤S2：输入加密用的第二图像，对第二图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥；
[0010] 步骤S3：将第一密钥和第二密钥按位进行运算，得到最终的加密密钥；
[0011] 步骤S4：根据最终的加密密钥对待传输数据进行加密得到加密数据，传输所述加密数据、第一图像和第二图像；
[0012] 在所述加密数据需要存储时，存储所述加密数据、第一图像和第二图像至私有存储区或公共存储区，并上传至
云存储；
[0013] 其中，所述对数据加密得到加密数据，传输所述加密数据的步骤具体包括：
[0014] 步骤S4.1：根据最终的加密密钥对数据进行加密，得到包含系统专用的消息头、加密数据发送端、加密数据接收端和密文数据的统一资源
定位符URL地址形式的所述加密数据；
[0015] 步骤S4.2：发送端发送所述加密数据、第一图像和第二图像至所述接收端；
[0016] 步骤S4.3：所述接收端接收所述加密数据，通过所述消息头识别所述加密数据和对应的解密方式，然后根据第一图像和第二图像获取解密所需要的密钥，进行解密。
[0017] 进一步的，所述步骤S1中：输入加密用的第一图像，对第一图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥的方法执行以下步骤：
[0018] 步骤S1.1：统计待处理的数字图像的灰度等级直方图；
[0019] 步骤S1.2：检查灰度等级直方图是否存在偏移，对偏移的灰度等级直方图进行直方图边缘补偿，对补偿后的灰度等级直方图求二值化域值；
[0020] 步骤S1.3：对图像按域值进行二值化。
[0021] 进一步的，所述步骤S2中：输入加密用的第二图像，对第二图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥的方法执行以下步骤：
[0022] 步骤S2.1：使用
边缘检测算子对输入的灰度图像进行边缘检测，选取边缘强度
阈值范围为0.05～0.15；
[0023] 步骤S2.2：将所有灰度级的统计值初始化赋0；
[0024] 步骤S2.3：采用
逐行扫描方式寻找边缘点，测算边缘点8邻域及边缘点
位置共9个点的灰度变化范围，将该范围内所有灰度级的统计权重增量赋1，对其他的边缘点也做相同的操作，得到累积边缘点可视灰度范围直方图；
[0025] 步骤S2.4：将累积边缘点可视灰度范围直方图的峰值所对应的灰度级作为图像二值化的最优阈值；
[0026] 步骤S2.5：将原始灰度图像中大于最优阈值的灰度级置为1，小于或等于该阈值的灰度级置为0，得到二值化图像。
[0027] 进一步的，所述步骤S3中，将第一密钥和第二密钥按位进行运算，得到最终的加密密钥的方法执行以下步骤：
[0028] 步骤1：将第一密钥作为参数A，将第二密钥作为参数B，构建一个加密矩阵:再录入一个已知的加密因子
[0029] 步骤2:将加密矩阵和加密因子 矩阵相乘，得到一个加密后字符串矩阵X：
[0030] 步骤3：将字母表中顺序对应于X矩阵中的P参数和Q参数的数值的字母作为最终的加密密钥值，所有的加密密钥值组成最终的加密密钥。
[0031] 进一步的，所述步骤S4.3中，所述接收端接收所述加密数据，通过所述消息头识别所述加密数据和对应的解密方式，然后根据第一图像和第二图像获取解密所需要的密钥，进行解密的方法执行以下步骤：
[0032] 步骤S4.3.1：根据接收到的消息头，解析出第一图像和第二图像的二值化方式、加密方法和加密数据；
[0033] 步骤S4.3.2：执行加密过程的逆过程，完成解密。
[0034] 基于图像加密的数据传输装置，所述装置包括：
[0035] 第一密钥生成单元，用于输入加密用的第一图像，对第一图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥；
[0036] 第二密钥生成单元，用于输入加密用的第二图像，对第二图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥；
[0037] 加密密钥生成单元，用于将第一密钥和第二密钥按位进行运算，得到最终的加密密钥；
[0038] 数据加密单元，用于根据最终的加密密钥对待传输数据进行加密得到加密数据，传输所述加密数据、第一图像和第二图像；
[0039] 进一步的，所述第一密钥生成单元包括：
[0040] 第一图像录入单元，用于录入所述加密用的第一图像；
[0041] 第一图像二值化单元，用于将第一图像进行图像二值化处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据；
[0042] 第一数据连接单元，用于对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥。
[0043] 进一步的，所述第二密钥生成单元包括：
[0044] 第二图像录入单元，用于录入所述加密用的第一图像；
[0045] 第二图像二值化单元，用于将第一图像进行图像二值化处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据；
[0046] 第二数据连接单元，用于对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥。
[0047] 进一步的，所述加密密钥生成单元生成最终的加密密钥的方法为：
[0048] 步骤1：将第一密钥作为参数A，将第二密钥作为参数B，构建一个加密矩阵:再录入一个已知的加密因子
[0049] 步骤2:将加密矩阵和加密因子 矩阵相乘，得到一个加密后字符串矩阵X：
[0050] 步骤3：将字母表中顺序对应于X矩阵中的P参数和Q参数的数值的字母作为最终的加密密钥值，所有的加密密钥值组成最终的加密密钥。
[0051] 本发明的基于图像加密的数据传输方法及装置，具有如下有益效果：本发明创造性的通过将图片进行二值化处理后的数据连接成单行数据后，再讲两者进行一次加密，得到最终的加密密钥，不同于现有的任何一种加密方式，保证了加密数据在传输过程中，能够实现最大程度的安全性，给破解密钥带来了极大的难度，同时，由于采用对称加密，又保证了数据传输的效率。
附图说明
[0052] 图1为本发明的基于图像加密的数据传输方法的方法流程示意图；
[0053] 图2为本发明的基于图像加密的数据传输装置的结构示意图；
具体实施方式
[0054] 下面结合附图及本发明的
实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
[0055] 实施例1
[0056] 基于图像加密的数据传输方法，所述方法执行以下步骤：
[0057] 步骤S1：输入加密用的第一图像，对第一图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥；
[0058] 步骤S2：输入加密用的第二图像，对第二图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥；
[0059] 步骤S3：将第一密钥和第二密钥按位进行运算，得到最终的加密密钥；
[0060] 步骤S4：根据最终的加密密钥对待传输数据进行加密得到加密数据，传输所述加密数据、第一图像和第二图像；
[0061] 在所述加密数据需要存储时，存储所述加密数据、第一图像和第二图像至私有存储区或公共存储区，并上传至云存储；
[0062] 其中，所述对数据加密得到加密数据，传输所述加密数据的步骤具体包括：
[0063] 步骤S4.1：根据最终的加密密钥对数据进行加密，得到包含系统专用的消息头、加密数据发送端、加密数据接收端和密文数据的统一资源定位符URL地址形式的所述加密数据；
[0064] 步骤S4.2：发送端发送所述加密数据、第一图像和第二图像至所述接收端；
[0065] 步骤S4.3：所述接收端接收所述加密数据，通过所述消息头识别所述加密数据和对应的解密方式，然后根据第一图像和第二图像获取解密所需要的密钥，进行解密。
[0066] 具体的，步骤S4：根据最终的加密密钥对待传输数据进行加密得到加密数据，选用对称加密的方式对传输数据进行加密。
[0067] 实施例2
[0068] 在上一实施例的
基础上，所述步骤S1中：输入加密用的第一图像，对第一图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥的方法执行以下步骤：
[0069] 步骤S1.1：统计待处理的数字图像的灰度等级直方图；
[0070] 步骤S1.2：检查灰度等级直方图是否存在偏移，对偏移的灰度等级直方图进行直方图边缘补偿，对补偿后的灰度等级直方图求二值化域值；
[0071] 步骤S1.3：对图像按域值进行二值化。
[0072] 具体的，灰度等级直方图是关于灰度级分布的函数，是对图像中灰度级分布的统计。灰度直方图是将数字图像中的所有
像素，按照灰度值的大小，统计其出现的
频率。灰度直方图是灰度级的函数，它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数，反映了图像中某种灰度出现的频率。
[0073] 所述直方图边缘补偿的方法包括：确定第二时刻的
亮度参数中与第一亮度值对应的绝对差值和SAD最小的亮度值为第二亮度值，所述第一亮度值为第一时刻的亮度参数中的任一亮度值，所述第二时刻为所述第一时刻的前一时刻；
[0074] 确定目标SAD对应的隶属度，所述目标SAD为所述第一亮度值和所述第二亮度值对应的SAD；
[0075] 确定第一坐标对应的
运动补偿参数和所述第一坐标对应的中值插
帧参数，所述第一坐标为所述第一时刻的亮度参数中与所述第一亮度值相对应的位置坐标；
[0076] 根据亮度补偿函数、所述目标SAD对应的隶属度、所述第一坐标对应的运动补偿参数和所述第一坐标对应的中值插帧参数，确定所述第一坐标对应的亮度补偿参数；
[0077] 根据所述第一坐标对应的亮度补偿参数进行图像补偿；
[0078] 其中，所述亮度补偿函数为：
[0079] f ins(i,j)＝u*f move(i,j)+(1-u)*f int(i,j)，
[0080] 所述u为所述目标SAD对应的隶属度，所述(i，j)为所述第一坐标，所述f ins(i,j)为所述第一坐标对应的亮度补偿参数，所述f move(i,j)为所述第一坐标对应的对应的运动补偿参数，所述f int(i,j)为所述第一坐标对应的中值插帧参数；
[0081] 其中，a、b、c、d、e和f均为阈值参数，且a＜b＜c＜d＜e＜f，SAD≤a||SAD≥f表示SAD≤a或者SAD≥f。
[0082] 实施例3
[0083] 在上一实施例的基础上，所述步骤S2中：输入加密用的第二图像，对第二图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥的方法执行以下步骤：
[0084] 步骤S2.1：使用边缘检测算子对输入的灰度图像进行边缘检测，选取边缘强度阈值范围为0.05～0.15；
[0085] 步骤S2.2：将所有灰度级的统计值初始化赋0；
[0086] 步骤S2.3：采用逐行扫描方式寻找边缘点，测算边缘点8邻域及边缘点位置共9个点的灰度变化范围，将该范围内所有灰度级的统计权重增量赋1，对其他的边缘点也做相同的操作，得到累积边缘点可视灰度范围直方图；
[0087] 步骤S2.4：将累积边缘点可视灰度范围直方图的峰值所对应的灰度级作为图像二值化的最优阈值；
[0088] 步骤S2.5：将原始灰度图像中大于最优阈值的灰度级置为1，小于或等于该阈值的灰度级置为0，得到二值化图像。
[0089] 实施例4
[0090] 在上一实施例的基础上，所述步骤S3中，将第一密钥和第二密钥按位进行运算，得到最终的加密密钥的方法执行以下步骤：
[0091] 步骤1：将第一密钥作为参数A，将第二密钥作为参数B，构建一个加密矩阵:再录入一个已知的加密因子
[0092] 步骤2:将加密矩阵和加密因子 矩阵相乘，得到一个加密后字符串矩阵X：
[0093] 步骤3：将字母表中顺序对应于X矩阵中的P参数和Q参数的数值的字母作为最终的加密密钥值，所有的加密密钥值组成最终的加密密钥。
[0094] 实施例5
[0095] 在上一实施例的基础上，所述步骤S4.3中，所述接收端接收所述加密数据，通过所述消息头识别所述加密数据和对应的解密方式，然后根据第一图像和第二图像获取解密所需要的密钥，进行解密的方法执行以下步骤：
[0096] 步骤S4.3.1：根据接收到的消息头，解析出第一图像和第二图像的二值化方式、加密方法和加密数据；
[0097] 步骤S4.3.2：执行加密过程的逆过程，完成解密。
[0098] 具体的，由于加密和解密方式都是对称的，所以只要知道二值化方式，即可得知密钥，顺利完成解密。
[0099] 对称加密需要对加密和解密使用相同密钥的加密算法。由于其速度快，对称性加密通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。对称性加密也称为密钥加密。
[0100] 所谓对称，就是采用这种加密方法的双方使用方式用同样的密钥进行加密和解密。密钥是控制加密及解密过程的指令。算法是一组规则，规定如何进行加密和解密。
[0101] 因此加密的安全性不仅取决于加密算法本身，密钥管理的安全性更是重要。因为加密和解密都使用同一个密钥，如何把密钥安全地传递到解密者手上就成了必须要解决的问题。
[0102] 实施例6
[0103] 基于图像加密的数据传输装置，所述装置包括：
[0104] 第一密钥生成单元，用于输入加密用的第一图像，对第一图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥；
[0105] 第二密钥生成单元，用于输入加密用的第二图像，对第二图像进行图像处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据，对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥；
[0106] 加密密钥生成单元，用于将第一密钥和第二密钥按位进行运算，得到最终的加密密钥；
[0107] 数据加密单元，用于根据最终的加密密钥对待传输数据进行加密得到加密数据，传输所述加密数据、第一图像和第二图像。
[0108] 实施例7
[0109] 在上一实施例的基础上，所述第一密钥生成单元包括：
[0110] 第一图像录入单元，用于录入所述加密用的第一图像；
[0111] 第一图像二值化单元，用于将第一图像进行图像二值化处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据；
[0112] 第一数据连接单元，用于对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第一密钥。
[0113] 实施例8
[0114] 在上一实施例的基础上，所述第二密钥生成单元包括：
[0115] 第二图像录入单元，用于录入所述加密用的第一图像；
[0116] 第二图像二值化单元，用于将第一图像进行图像二值化处理，使得图像数据转化为矩阵化的数值数据；
[0117] 第二数据连接单元，用于对矩阵化的数值数据进行处理，使得矩阵化的数值数据转化为单行数据，将转化为的单行数据作为加密用第二密钥。
[0118] 具体的，图像的二值化处理就是将图像上的点的灰度值为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果。即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，特别是在实用的图像处理中，以二值图像处理实现而构成的系统是很多的，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像，这样子有利于在对图像做进一步处理时，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小。为了得到理想的二值图像，一般采用封闭、连通的边界定义不交叠的区域。所有灰度大于或等于阈值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值为255表示，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，表示背景或者例外的物体区域。
[0119] 如果某特定物体在内部有均匀一致的灰度值，并且其处在一个具有其他等级灰度值的均匀背景下，使用阈值法就可以得到比较的分割效果。如果物体同背景的差别表现不在灰度值上(比如纹理不同)，可以将这个差别特征转换为灰度的差别，然后利用阈值选取技术来分割该图像。动态调节阈值实现图像的二值化可动态观察其分割图像的具体结果。
[0120] 实施例9
[0121] 在上一实施例的基础上，所述加密密钥生成单元生成最终的加密密钥的方法为：
[0122] 步骤1：将第一密钥作为参数A，将第二密钥作为参数B，构建一个加密矩阵:再录入一个已知的加密因子
[0123] 步骤2:将加密矩阵和加密因子 矩阵相乘，得到一个加密后字符串矩阵X：
[0124] 步骤3：将字母表中顺序对应于X矩阵中的P参数和Q参数的数值的字母作为最终的加密密钥值，所有的加密密钥值组成最终的加密密钥。
[0125] 所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0126] 需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模
块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
[0127] 所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0128] 本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以
电子硬件、计算机
软件或者二者的结合来实现，
软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机
存储器(RAM)、内存、
只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、
硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0129] 术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
[0130] 术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
[0131] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
[0132] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
