本發(fā)明屬于圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像的編碼加密方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像在開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳輸存在著巨大的安全隱患。例如，包含有重要信息或隱私信息的圖像有可能被截取、篡改或擅自公開(kāi)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，給數(shù)字圖像的擁有者造成巨大的損失。因此，數(shù)字圖像的安全性傳輸問(wèn)題得到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，圖像的加密技術(shù)也因此得到了逐步的發(fā)展。

目前，對(duì)于數(shù)字圖像的加密主要是通過(guò)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(Data Encryption Standard，DES)算法和高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(Advanced Encryption Standard，AES)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然此類(lèi)算法可以應(yīng)用于數(shù)字圖像的加密過(guò)程當(dāng)中，但并未考慮到數(shù)字圖像的壓縮問(wèn)題，并非為專門(mén)針對(duì)數(shù)字圖像信息特點(diǎn)的加密算法。此外，現(xiàn)有加密算法的計(jì)算量過(guò)大，加密過(guò)程復(fù)雜，從而使得后期圖像編碼時(shí)的編碼效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種圖像的編碼加密方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像加密算法的計(jì)算量過(guò)大、加密過(guò)程復(fù)雜、后期圖像編碼時(shí)的編碼效率較低的問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種圖像的編碼加密方法，包括：

獲取原始圖像數(shù)據(jù)；

生成關(guān)于所述原始圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)量化系數(shù)序列，每個(gè)所述量化系數(shù)序列對(duì)應(yīng)所述原始圖像數(shù)據(jù)中的一個(gè)子數(shù)據(jù)塊；

以非重復(fù)整數(shù)序列作為密鑰序列，分別對(duì)所述量化系數(shù)序列進(jìn)行加密處理；

對(duì)加密后的所述量化系數(shù)序列進(jìn)行編碼，得到所述原始圖像數(shù)據(jù)的編碼加密數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種圖像的編碼加密裝置，包括：

獲取單元，用于獲取原始圖像數(shù)據(jù)；

第一生成單元，用于生成關(guān)于所述原始圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)量化系數(shù)序列，每個(gè)所述量化系數(shù)序列對(duì)應(yīng)所述原始圖像數(shù)據(jù)中的一個(gè)子數(shù)據(jù)塊；

加密單元，用于以非重復(fù)整數(shù)序列作為密鑰序列，分別對(duì)所述量化系數(shù)序列進(jìn)行加密處理；

編碼單元，用于對(duì)加密后的所述量化系數(shù)序列進(jìn)行編碼，得到所述原始圖像數(shù)據(jù)的編碼加密數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，以多個(gè)量化系數(shù)序列表示一個(gè)原始圖像的數(shù)據(jù)，僅利用非重復(fù)整數(shù)序列來(lái)作為密鑰序列，即可完成對(duì)多個(gè)量化系數(shù)序列的加密處理，從而得到了原始圖像的加密數(shù)據(jù)。只有在同時(shí)獲得所有量化系數(shù)序列的加密數(shù)據(jù)以及獲得密鑰序列時(shí)，才能解密出原始圖像數(shù)據(jù)，因此加密過(guò)程簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、加密效率高。本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法能夠?qū)ｉT(mén)應(yīng)用于數(shù)字圖像領(lǐng)域，保證了圖像像素間的相關(guān)性不受破壞，有利于數(shù)字圖像后期編碼時(shí)的壓縮處理，由于在圖像數(shù)據(jù)的原有編碼環(huán)節(jié)中直接對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密，且加密數(shù)據(jù)較小，因此降低了編碼的數(shù)據(jù)量，由此也進(jìn)一步提高了圖像的編碼效率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法S102的具體實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)應(yīng)R、G、B維度的三個(gè)色彩平面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)Y、U、V維度的三個(gè)色彩平面數(shù)據(jù)的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的Y維度色彩平面數(shù)據(jù)中，一個(gè)子數(shù)據(jù)塊經(jīng)過(guò)DCT變換以及量化后得到的量化系數(shù)矩陣的示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的通過(guò)zig-zag方式掃描量化系數(shù)矩陣的示意圖；

圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法S603的具體實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖8是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)序列中的各個(gè)整數(shù)進(jìn)行置亂，以生成非重復(fù)整數(shù)序列的示意圖；

圖9是本發(fā)明又一實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法S603的具體實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖10是本發(fā)明又一實(shí)施例提供的量化系數(shù)序列中系數(shù)的加密示意圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本發(fā)明實(shí)施例中，以多個(gè)量化系數(shù)序列表示一個(gè)原始圖像的數(shù)據(jù)，僅利用非重復(fù)整數(shù)序列來(lái)作為密鑰序列，即可完成對(duì)多個(gè)量化系數(shù)序列的加密處理，從而得到了原始圖像的加密數(shù)據(jù)。只有在同時(shí)獲得所有量化系數(shù)序列的加密數(shù)據(jù)以及獲得密鑰序列時(shí)，才能解密出原始圖像數(shù)據(jù)，因此加密過(guò)程簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、加密效率高。本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法能夠?qū)ｉT(mén)應(yīng)用于數(shù)字圖像領(lǐng)域，保證了圖像像素間的相關(guān)性不受破壞，有利于數(shù)字圖像后期編碼時(shí)的壓縮處理，由于在圖像數(shù)據(jù)的原有編碼環(huán)節(jié)中直接對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密，且加密數(shù)據(jù)較小，因此降低了編碼的數(shù)據(jù)量，由此也進(jìn)一步提高了圖像的編碼效率。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法的實(shí)現(xiàn)流程圖，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。

在S101中，獲取原始圖像數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，原始圖像數(shù)據(jù)具體為位圖的圖像數(shù)據(jù)，也可稱為點(diǎn)陣圖像的數(shù)據(jù)。由于位圖是由一個(gè)個(gè)稱為像素的點(diǎn)組成，這些點(diǎn)可以進(jìn)行不同的排列和染色以構(gòu)成圖像。因此，位圖的圖像數(shù)據(jù)能夠相對(duì)容易地獲得其量化系數(shù)序列。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法除了應(yīng)用于位圖圖像數(shù)據(jù)之外，還能應(yīng)用其他圖像數(shù)據(jù)當(dāng)中，包括矢量圖圖像數(shù)據(jù)等?？梢栽诰幋a加密處理的過(guò)程中，利用預(yù)設(shè)的算法先將任意的圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為基于位圖的原始圖像數(shù)據(jù)。

特別地，所述原始圖像數(shù)據(jù)采用YUV色彩模式。其中，“Y”表示亮度；“U”和“V”表示色度，用以描述原始圖像的色彩及飽和度，從而指定原始圖像中像素點(diǎn)的顏色。

由于目前RGB色彩模式是工業(yè)界的顏色標(biāo)準(zhǔn)，RGB代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)維度的顏色，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類(lèi)視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。因此，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述獲取原始圖像數(shù)據(jù)包括：獲取基于RGB色彩空間的待處理圖像數(shù)據(jù)；對(duì)所述待處理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩空間的轉(zhuǎn)換，以獲取基于YUV色彩空間的原始圖像數(shù)據(jù)。

基于YUV色彩空間的原始圖像數(shù)據(jù)即為上述采用YUV色彩模式的原始圖像數(shù)據(jù)。對(duì)基于RGB色彩空間的待處理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩空間的轉(zhuǎn)換，通過(guò)如下轉(zhuǎn)換公式來(lái)實(shí)現(xiàn)：

上式中，R、G、B表示任一像素點(diǎn)的色彩值分別在紅、綠、藍(lán)三個(gè)色彩維度中的分量值，即紅色值、綠色值以及藍(lán)色值。Y、U、V表示該像素點(diǎn)經(jīng)過(guò)色域轉(zhuǎn)換后，分別在Y、U、V三個(gè)色彩維度中的分量值。

依照該轉(zhuǎn)換公式來(lái)對(duì)待處理圖像數(shù)據(jù)中的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行處理，得到每個(gè)像素點(diǎn)分別在YUV三個(gè)色彩維度中的分量值。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換處理后，所有像素點(diǎn)色彩分量值的集合構(gòu)成了基于YUV色彩空間的原始圖像數(shù)據(jù)。

在S102中，生成關(guān)于所述原始圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)量化系數(shù)序列，每個(gè)所述量化系數(shù)序列對(duì)應(yīng)所述原始圖像數(shù)據(jù)中的一個(gè)子數(shù)據(jù)塊。

原始圖像數(shù)據(jù)可分成多個(gè)子數(shù)據(jù)塊，為了對(duì)每個(gè)子數(shù)據(jù)塊進(jìn)行分析處理，以一個(gè)量化系數(shù)序列來(lái)表示一個(gè)子數(shù)據(jù)塊。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，S102具體為：

在S201中，分別獲取所述原始圖像數(shù)據(jù)在各個(gè)色彩維度的色彩平面數(shù)據(jù)。

原始圖像數(shù)據(jù)采用YUV色彩模式，因此原始圖像數(shù)據(jù)包含三個(gè)色彩維度。將原始圖像數(shù)據(jù)分成三個(gè)色彩平面數(shù)據(jù)，每個(gè)色彩平面數(shù)據(jù)表示原始圖像數(shù)據(jù)在單一色彩維度中的色彩數(shù)據(jù)值，且每個(gè)色彩平面數(shù)據(jù)包含了原始圖像中所有像素點(diǎn)在該色彩維度中的色彩分量。

如圖3所示，RGB色彩模式下的待處理圖像數(shù)據(jù)可看做由R、G、B維度的三個(gè)色彩平面構(gòu)成的圖像數(shù)據(jù)，將待處理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩空間的轉(zhuǎn)換后，得到由Y、U、V維度的三個(gè)色彩平面構(gòu)成的原始圖像數(shù)據(jù)。

在S202中，將每個(gè)所述色彩平面數(shù)據(jù)分割成預(yù)設(shè)大小的多個(gè)子數(shù)據(jù)塊。

色彩平面數(shù)據(jù)包含多個(gè)最小數(shù)據(jù)單元，將固定數(shù)量的最小數(shù)據(jù)單元作為一個(gè)子數(shù)據(jù)塊，其中，每個(gè)子數(shù)據(jù)的大小為8X8。因此，一個(gè)Y平面數(shù)據(jù)、U平面數(shù)據(jù)或V平面數(shù)據(jù)均由多個(gè)所述子數(shù)據(jù)塊組成。

在S203中，通過(guò)DCT(Discrete Cosine Transform，離散余弦變換)分析所述子數(shù)據(jù)塊，采集所述子數(shù)據(jù)塊在頻域中的各個(gè)色彩分量。

利用DCT變換公式對(duì)每個(gè)8x8子數(shù)據(jù)塊中的每行數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，然后再對(duì)每列數(shù)據(jù)進(jìn)行變換。由于子數(shù)據(jù)塊中的大部分能量均集中于頻率域的一個(gè)小范圍內(nèi)，因此，在本實(shí)施例中，通過(guò)DCT變換，將空域上的子數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)換為頻域上的子數(shù)據(jù)塊，從而能夠在頻域中獲取每個(gè)子數(shù)據(jù)塊的色彩分量，滿足后續(xù)色彩分量量化過(guò)程中的靈敏度需求。

在S204中，根據(jù)預(yù)設(shè)的色彩量化表，量化所述各個(gè)色彩分量。

量化時(shí)，Y維度的色彩平面數(shù)據(jù)使用亮度量化表來(lái)量化其平面中的色彩分量，U、V維度的色彩平面數(shù)據(jù)使用色度量化表來(lái)量化其平面中的色彩分量。同一色彩平面數(shù)據(jù)中的色彩分量為最小數(shù)據(jù)單元在同一維度下的色彩分量。如，Y維度的色彩平面數(shù)據(jù)中僅包含有Y維度下的色彩分量。

在本實(shí)施例中，亮度量化表和色度量化表均存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。作為一個(gè)示例，采用的兩個(gè)色彩量化表可如表1所示：

表1

在Y維度的色彩平面數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的頻域中，對(duì)每個(gè)最小數(shù)據(jù)單元內(nèi)像素點(diǎn)的色彩分量進(jìn)行量化，即對(duì)其亮度值進(jìn)行量化。將該像素點(diǎn)的亮度值對(duì)應(yīng)的DCT系數(shù)除以該像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量化步長(zhǎng)，并將計(jì)算結(jié)果取整，從而獲得量化后的亮度值。該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了將色彩分量的連續(xù)取值近似為離散值。其中，該量化步長(zhǎng)為表1中亮度量化表內(nèi)的元素值，且8X8亮度量化表中的元素與8X8子數(shù)據(jù)塊中的最小數(shù)據(jù)單元一一對(duì)應(yīng)。

在U、V維度的色彩平面數(shù)據(jù)中，每個(gè)子數(shù)據(jù)塊的色彩分量量化原理與在Y維度的色彩平面數(shù)據(jù)中每個(gè)子數(shù)據(jù)塊的色彩分量量化原理相同，區(qū)別僅在于U、V維度的色彩分量的量化步長(zhǎng)由色度量化表來(lái)給定，量化的是最小數(shù)據(jù)單元中像素點(diǎn)的色度值。

在S205中，分別生成每個(gè)所述子數(shù)據(jù)塊的量化系數(shù)矩陣，每一個(gè)所述量化系數(shù)矩陣中包含有多個(gè)系數(shù)，所述系數(shù)為所述子數(shù)據(jù)塊中所述色彩分量的量化值。

在8X8的子數(shù)據(jù)塊中，每個(gè)色彩分量的量化值均作為一個(gè)系數(shù)，每個(gè)子數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)形成了一個(gè)8X8的量化系數(shù)矩陣。

圖4示出了Y維度的色彩平面數(shù)據(jù)中，一個(gè)子數(shù)據(jù)塊經(jīng)過(guò)DCT變換以及量化后得到的量化系數(shù)矩陣，可看出，該矩陣中包含有64個(gè)系數(shù)。

在S206中，將一個(gè)所述量化系數(shù)矩陣中所有所述系數(shù)構(gòu)成的一個(gè)序列輸出為一個(gè)量化系數(shù)序列。

提取量化系數(shù)矩陣中的所有系數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行排列，得到一個(gè)量化系數(shù)序列。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，利用zig-zag方式對(duì)所示量化系數(shù)矩陣進(jìn)行掃描，以得到量化系數(shù)序列。

利用zig-zag掃描的方式，保證了量化系數(shù)矩陣中低頻的色彩分量量化值能夠先被讀取，高頻的色彩分量量化值后被讀取，從而增加行程中連續(xù)“0”的個(gè)數(shù)。

具體地，對(duì)于8X8的量化系數(shù)矩陣，獲取其內(nèi)部的所有量化系數(shù)后，得到的量化系數(shù)序列中包含有64個(gè)元素。其中，量化系數(shù)序列中的第一個(gè)值為DC系數(shù)(直流分量)，后面的63個(gè)值為AC系數(shù)(交流分量)。

在S103中，以非重復(fù)整數(shù)序列作為密鑰序列，分別對(duì)所述量化系數(shù)序列進(jìn)行加密處理。

非重復(fù)整數(shù)序列表示該序列中的元素僅為整數(shù)，且該序列中不包含有重復(fù)的元素。

作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在步驟S103之前，所述方法還包括：生成非重復(fù)整數(shù)序列。

隨機(jī)生成一個(gè)元素個(gè)數(shù)與量化系數(shù)序列中系數(shù)個(gè)數(shù)相同的非重復(fù)整數(shù)序列，作為該量化系數(shù)序列的密鑰序列。利用該密鑰序列來(lái)對(duì)量化系數(shù)序列進(jìn)行加密處理。非重復(fù)整數(shù)序列的生成過(guò)程如圖6所示，具體如下：

在S601中，獲取預(yù)設(shè)的所述非重復(fù)整數(shù)序列的上限值與下限值，所述上限值與下限值之間的差值為所述量化系數(shù)序列的長(zhǎng)度值減一。

為了確定非重復(fù)整數(shù)序列中各個(gè)整數(shù)的取值范圍，先設(shè)定該取值范圍中的最大值和最小值，即為所述非重復(fù)整數(shù)序列的上限值與下限值。由于非重復(fù)整數(shù)序列的長(zhǎng)度只要與需要加密的量化系數(shù)序列的長(zhǎng)度相同即可，因此，令上限值與下限值之間的差值為所述量化系數(shù)序列的長(zhǎng)度值減一。

在本實(shí)施例中，由于獲取到的每個(gè)子數(shù)據(jù)塊的量化系數(shù)序列的長(zhǎng)度為64，因此，非重復(fù)整數(shù)序列的長(zhǎng)度也為64。

在S602中，生成包含所述上限值與下限值之間所有整數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)序列，所述標(biāo)準(zhǔn)序列中的各個(gè)所述整數(shù)以升序排序，且每個(gè)整數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)與排序順序相關(guān)的第一序號(hào)。

上限值與下限值之間的所有整數(shù)可以依次列出，且列出的所有整數(shù)的個(gè)數(shù)總和為量化系數(shù)序列中系數(shù)的總和。生成一個(gè)升序排列的標(biāo)準(zhǔn)序列，該序列中包含有該上限值與下限值之間的所有整數(shù)，包括上限值與下限值。每個(gè)整數(shù)擁有一個(gè)序號(hào)，該序號(hào)用以表示該整數(shù)處于序列中的哪個(gè)位置。可使用數(shù)字下標(biāo)的方式來(lái)標(biāo)記該序號(hào)，且最前的序號(hào)為零，此后每個(gè)序號(hào)依次遞增。

例如，上限值為9，下限值為2，則包含上限值與下限值之間所有整數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)序列為A＝{2，3，4，5，6，7，8，9}，其中，“2”和“6”在該標(biāo)準(zhǔn)序列中的第一序號(hào)分別為0和5，即A[0]＝2，A[5]＝6。

在S603中，將所述標(biāo)準(zhǔn)序列進(jìn)行置亂處理，并將置亂后的所述標(biāo)準(zhǔn)序列輸出為所述非重復(fù)整數(shù)序列。

由于各個(gè)整數(shù)依照升序的順序排列在標(biāo)準(zhǔn)序列中。因此，為了對(duì)量化系數(shù)序列中的各個(gè)系數(shù)進(jìn)行加密置亂處理，需要先對(duì)作為密鑰序列的標(biāo)準(zhǔn)序列進(jìn)行置亂。以使該標(biāo)準(zhǔn)序列中的各個(gè)組成元素能夠依照無(wú)規(guī)則的方式重新排序。

具體地，如圖7所示，S603包括：

在S701中，生成第一區(qū)間中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，所述第一區(qū)間的起始點(diǎn)為零，終止點(diǎn)為一個(gè)變化值，且所述終止點(diǎn)的初始值為所述上限值與下限值之間的差值。

在本實(shí)施例中，先生成一個(gè)起始點(diǎn)為零的第一區(qū)間，隨著標(biāo)準(zhǔn)序列中各個(gè)整數(shù)位置的不斷調(diào)整，該區(qū)間的長(zhǎng)度不斷縮小，且每次縮小的長(zhǎng)度為一個(gè)元素的長(zhǎng)度，該過(guò)程通過(guò)調(diào)整第一區(qū)間終止點(diǎn)的數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)。初始狀態(tài)下，第一區(qū)間的長(zhǎng)度等于非重復(fù)整數(shù)序列的長(zhǎng)度，因此，第一區(qū)間的右端點(diǎn)或終止點(diǎn)的值為非重復(fù)整數(shù)序列的上限值與下限值之間的差值。

通過(guò)隨機(jī)數(shù)生成器或算法來(lái)生成第一區(qū)間中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)為大于等于零，小于等于終止點(diǎn)的任一整數(shù)。

例如，所述非重復(fù)整數(shù)序列的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則初始狀態(tài)下的第一區(qū)間為[0,L-1]。其中，第一區(qū)間終止點(diǎn)的初始值為L(zhǎng)-1，是一個(gè)變化值。生成的隨機(jī)數(shù)為i，則i∈[0,L-1]，且i∈Ζ。

在S702中，判斷所述隨機(jī)數(shù)是否與所述終止點(diǎn)相同。

在S703中，當(dāng)所述隨機(jī)數(shù)與所述終止點(diǎn)不同時(shí)，將所述標(biāo)準(zhǔn)序列中第一整數(shù)與第二整數(shù)的排序順序互換后，令所述終止點(diǎn)減一，并重新生成第一區(qū)間中的另一個(gè)隨機(jī)數(shù)，重復(fù)執(zhí)行判斷，直至所述終止點(diǎn)為零。

當(dāng)前時(shí)刻生成的一個(gè)隨機(jī)數(shù)與當(dāng)前時(shí)刻下第一區(qū)間的終止點(diǎn)不相等時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)序列中特定的兩個(gè)整數(shù)的位置進(jìn)行對(duì)換。

在本實(shí)施例中，所述的兩個(gè)整數(shù)稱為第一整數(shù)以及第二整數(shù)。具體地，第一整數(shù)的第一序號(hào)與當(dāng)前生成的隨機(jī)數(shù)相同，第二整數(shù)的第一序號(hào)與當(dāng)前時(shí)刻的終止點(diǎn)相同。即，從標(biāo)準(zhǔn)序列中將序號(hào)等于隨機(jī)數(shù)的第一整數(shù)和序號(hào)等于終止點(diǎn)的第二整數(shù)選取出來(lái)后，交換第一整數(shù)和第二整數(shù)的位置。交換完成后，第一整數(shù)擁有第二整數(shù)原有的序號(hào)，第二整數(shù)擁有第一整數(shù)原有的序號(hào)。

順序互換執(zhí)行完畢，令第一區(qū)間中終止點(diǎn)的數(shù)值減一，從而得到更新后的第一區(qū)間。

若此時(shí)第一區(qū)間的終止點(diǎn)為零，則執(zhí)行步驟S705。否則，重復(fù)執(zhí)行步驟S701。

例如，當(dāng)隨機(jī)數(shù)i不等于終止點(diǎn)L-1時(shí)，從標(biāo)準(zhǔn)序列A中獲取序號(hào)為隨機(jī)數(shù)i的第一整數(shù)A[i]，獲取序號(hào)為變化值L-1的第二整數(shù)A[L-1]，交換二者的位置。此后，第一整數(shù)的序號(hào)變?yōu)榱薒-1，第二整數(shù)的序號(hào)變?yōu)榱薸，減一后的終止點(diǎn)為L(zhǎng)-2。再次執(zhí)行S701時(shí)，生成第一區(qū)間中的另一個(gè)隨機(jī)數(shù)，此時(shí)，該隨機(jī)數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足i∈[0,L-2]。

在S704中，當(dāng)所述隨機(jī)數(shù)與所述終止點(diǎn)相同時(shí)，令所述終止點(diǎn)減一，并重新生成第一區(qū)間中的另一個(gè)隨機(jī)數(shù)，重復(fù)執(zhí)行判斷，直至所述終止點(diǎn)為零。

當(dāng)前時(shí)刻生成的一個(gè)隨機(jī)數(shù)等于當(dāng)前時(shí)刻下第一區(qū)間的終止點(diǎn)時(shí)，所述第一整數(shù)與第二整數(shù)為相同位置的一個(gè)整數(shù)，因此無(wú)需置換，直接令所述終止點(diǎn)減一。若此時(shí)的終止點(diǎn)為零，則執(zhí)行步驟S705。否則，重復(fù)執(zhí)行步驟S701。

在S705中，將置亂后的所述標(biāo)準(zhǔn)序列輸出為所述非重復(fù)整數(shù)序列。

本實(shí)施例中，不同時(shí)刻下生成的隨機(jī)數(shù)不同，獲取得到的標(biāo)準(zhǔn)序列中的第一整數(shù)以及第二整數(shù)均不同，因此，通過(guò)不斷地調(diào)整第一整數(shù)與第二整數(shù)的位置順序，能夠?qū)⒃旧蚺判虻臉?biāo)準(zhǔn)序列置亂，得到所述非重復(fù)整數(shù)序列。該序列內(nèi)部包含的所有整數(shù)，其相互之間的位置無(wú)序可依，具有隨機(jī)的特點(diǎn)，加大了后續(xù)原始圖像數(shù)據(jù)的解密難度。

示例性地，圖8示出了對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)序列中各個(gè)整數(shù)進(jìn)行置亂的示意圖。假設(shè)該標(biāo)準(zhǔn)序列A為{0，1，2，3，4}，初始狀態(tài)下的第一區(qū)間為[0，4]，則可以看出：

如圖8-1所示，在生成第一個(gè)隨機(jī)數(shù)i＝3的情況下，由于3不等于第一區(qū)間的終止點(diǎn)4，因此，交換A[i]和A[L-1]的位置，即交換A[3]以及A[4]的位置，并令第一區(qū)間的終止點(diǎn)4變?yōu)?；

如圖8-2所示，在第二次重新生成隨機(jī)數(shù)i＝0的情況下，由于0不等于此時(shí)第一區(qū)間的終止點(diǎn)3，因此，交換A[0]以及A[3]的位置，即交換0和4的位置，并令第一區(qū)間的終止點(diǎn)變?yōu)?；

如圖8-3所示，在第三次重新生成隨機(jī)數(shù)i＝2的情況下，由于2等于此時(shí)第一區(qū)間的終止點(diǎn)2，因此，不交換任何整數(shù)的位置，直接令第一區(qū)間的終止點(diǎn)變?yōu)?；

如圖8-4所示，在第四次重新生成隨機(jī)數(shù)i＝0的情況下，由于0不等于此時(shí)第一區(qū)間的終止點(diǎn)1，因此，交換A[0]以及A[1]的位置，即交換4和1的位置，并令第一區(qū)間的終止點(diǎn)變?yōu)?.

如圖8-5所示，由于此時(shí)第一區(qū)間的終止點(diǎn)已為0，因此，不再重復(fù)執(zhí)行生成隨機(jī)數(shù)以及判斷的動(dòng)作。將當(dāng)前的序列輸出為非重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)序列，即{1，4，2，0，3}。

作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，圖9示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法S603的具體實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下：

在S901中，在所述量化系數(shù)序列中，分別獲取各個(gè)所述系數(shù)的第二序號(hào)，所述第二序號(hào)表示所述系數(shù)在所述量化系數(shù)序列中的排序順序。

在本實(shí)施例中，可以利用相同的密鑰序列來(lái)加密不同的量化系數(shù)序列，也可以利用不同的密鑰序列來(lái)加密不同的量化系數(shù)序列。使用不同的密鑰序列時(shí)，需要重復(fù)執(zhí)行上述非重復(fù)整數(shù)序列的生成過(guò)程，從而得到多個(gè)不同的密鑰序列。

量化系數(shù)序列中的每個(gè)系數(shù)同樣擁有一個(gè)與位置順序相關(guān)的序號(hào)，該序號(hào)稱為第二序號(hào)?？墒褂脭?shù)字下標(biāo)的方式來(lái)表示該序號(hào)，且最前的序號(hào)為零，此后每個(gè)序號(hào)依次遞增。

在S902中，對(duì)于所述量化系數(shù)序列中的每一個(gè)系數(shù)，讀取所述密鑰序列中所述第一序號(hào)與該系數(shù)的所述第二序號(hào)相同的所述整數(shù)的數(shù)值。

由于密鑰序列中的各個(gè)整數(shù)都具有一一對(duì)應(yīng)的第一序號(hào)，因此，為了查找某個(gè)整數(shù)的數(shù)據(jù)，需要先找到該整數(shù)的第一序號(hào)，從而從該序號(hào)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元中讀取該整數(shù)的數(shù)值。

在S903中，對(duì)所述系數(shù)在所述量化系數(shù)序列中的排序進(jìn)行調(diào)整，以使調(diào)整后所述系數(shù)的所述第二序號(hào)為所述整數(shù)的數(shù)值。

將讀取到的密鑰序列中的整數(shù)的數(shù)值作為對(duì)應(yīng)于該系數(shù)新的第二序號(hào)，即把該系數(shù)在量化系數(shù)序列的排序調(diào)整為對(duì)應(yīng)于該數(shù)值的位置順序。

示例性地，在圖10中，以量化系數(shù)序列中的前五個(gè)系數(shù)為例，對(duì)該量化系數(shù)序列的加密置亂過(guò)程進(jìn)行描述，具體地：

如圖10所示，量化系數(shù)序列中的前五個(gè)系數(shù)分別為2，3，-2，1，5，且對(duì)應(yīng)的排序?yàn)閏q₀，cq₁，cq₂，cq₃，cq₄，則排序中的數(shù)字0，1，2，3，4即為上述數(shù)字下標(biāo)，用以表示每個(gè)系數(shù)在該序列中的位置順序。

對(duì)于系數(shù)2，其排序?yàn)閏q₀，第二序號(hào)為0，因此，密鑰序列中與該系數(shù)的第二序號(hào)相同的第一序號(hào)也為0。此時(shí)，讀取密鑰序列A中第一序號(hào)為0的整數(shù)A[0]，A[0]對(duì)應(yīng)的數(shù)值即為1。將系數(shù)2的排序從0變?yōu)檎麛?shù)A[0]的數(shù)值1，即將其位置排序cq₀調(diào)整為cq1。

對(duì)于系數(shù)3，其排序?yàn)閏q₁，第二序號(hào)為1，因此，密鑰序列中與該系數(shù)的第二序號(hào)相同的第一序號(hào)也為1。此時(shí)，讀取密鑰序列A中第一序號(hào)為1的整數(shù)A[1]，A[1]對(duì)應(yīng)的數(shù)值即為4。將系數(shù)3的排序從1變?yōu)檎麛?shù)A[1]的數(shù)值4，即將其位置排序cq₁調(diào)整為cq₄。

對(duì)每個(gè)系數(shù)執(zhí)行如上所示的操作后，可得到置亂后的量化系數(shù)序列，該序列即為加密后的量化系數(shù)序列。

本發(fā)明實(shí)施例中，由于圖像數(shù)據(jù)的解密過(guò)程需要先執(zhí)行DCT逆變換來(lái)恢復(fù)出原始圖像數(shù)據(jù)。而非法分子執(zhí)行加密數(shù)據(jù)的DCT逆變換時(shí)，將會(huì)因量化系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不匹配，從而導(dǎo)致恢復(fù)出的圖像數(shù)據(jù)異常，得不到正確的原始圖像數(shù)據(jù)，從而起到對(duì)原始圖像的加密保護(hù)作用，保證了原始圖像的安全傳輸。

在S104中，對(duì)加密后的所述量化系數(shù)序列進(jìn)行編碼，得到所述原始圖像數(shù)據(jù)的編碼加密數(shù)據(jù)。

依照通用的標(biāo)準(zhǔn)編碼算法，對(duì)加密后的每個(gè)量化系數(shù)序列進(jìn)行編碼，從而得到JPEG(Joint Photographic Experts Group)圖像數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，以多個(gè)量化系數(shù)序列表示一個(gè)原始圖像的數(shù)據(jù)，僅利用非重復(fù)整數(shù)序列來(lái)作為密鑰序列，即可完成對(duì)多個(gè)量化系數(shù)序列的加密處理，從而得到了原始圖像的加密數(shù)據(jù)。只有在同時(shí)獲得所有量化系數(shù)序列的加密數(shù)據(jù)以及獲得密鑰序列時(shí)，才能解密出原始圖像數(shù)據(jù)，因此加密過(guò)程簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、加密效率高。本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密方法能夠?qū)ｉT(mén)應(yīng)用于數(shù)字圖像領(lǐng)域，保證了圖像像素間的相關(guān)性不受破壞，有利于數(shù)字圖像后期編碼時(shí)的壓縮處理，由于在圖像數(shù)據(jù)的原有編碼環(huán)節(jié)中直接對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密，且加密數(shù)據(jù)較小，因此降低了編碼的數(shù)據(jù)量，由此也進(jìn)一步提高了圖像的編碼效率。

應(yīng)理解，在本發(fā)明實(shí)施例中，上述各過(guò)程的序號(hào)的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過(guò)程的執(zhí)行順序應(yīng)以其功能和內(nèi)在邏輯確定，而不應(yīng)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施過(guò)程構(gòu)成任何限定。

對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像的編碼加密方法，圖11示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像的編碼加密裝置的結(jié)構(gòu)框圖。為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。

參照?qǐng)D11，該裝置包括：

獲取單元111，用于獲取原始圖像數(shù)據(jù)。

第一生成單元112，用于生成關(guān)于所述原始圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)量化系數(shù)序列，每個(gè)所述量化系數(shù)序列對(duì)應(yīng)所述原始圖像數(shù)據(jù)中的一個(gè)子數(shù)據(jù)塊。

加密單元113，用于以非重復(fù)整數(shù)序列作為密鑰序列，分別對(duì)所述量化系數(shù)序列進(jìn)行加密處理。

編碼單元114，用于對(duì)加密后的所述量化系數(shù)序列進(jìn)行編碼，得到所述原始圖像數(shù)據(jù)的編碼加密數(shù)據(jù)。

可選地，所述第一生成單元112包括：

第一獲取子單元，用于分別獲取所述原始圖像數(shù)據(jù)在各個(gè)色彩維度的色彩平面數(shù)據(jù)。

分割子單元，用于將每個(gè)所述色彩平面數(shù)據(jù)分割成預(yù)設(shè)大小的多個(gè)子數(shù)據(jù)塊。

采集子單元，用于通過(guò)離散余弦變換分析所述子數(shù)據(jù)塊，采集所述子數(shù)據(jù)塊在頻域中的各個(gè)色彩分量。

量化子單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的色彩量化表，量化所述各個(gè)色彩分量。

第一生成子單元，用于分別生成每個(gè)所述子數(shù)據(jù)塊的量化系數(shù)矩陣，每一個(gè)所述量化系數(shù)矩陣中包含有多個(gè)系數(shù)，所述系數(shù)為所述子數(shù)據(jù)塊中所述色彩分量的量化值。

輸出子單元，用于將一個(gè)所述量化系數(shù)矩陣中所有所述系數(shù)構(gòu)成的一個(gè)序列輸出為一個(gè)量化系數(shù)序列。

可選地，所述裝置還包括：

第二生成單元，用于生成非重復(fù)整數(shù)序列，包括：

第二獲取子單元，用于獲取預(yù)設(shè)的所述非重復(fù)整數(shù)序列的上限值與下限值，所述上限值與下限值之間的差值為所述量化系數(shù)序列的長(zhǎng)度值減一。

第二生成子單元，用于生成包含所述上限值與下限值之間所有整數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)序列，所述標(biāo)準(zhǔn)序列中的各個(gè)所述整數(shù)以升序排序，且每個(gè)整數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)與排序順序相關(guān)的第一序號(hào)。

置亂子單元，用于將所述標(biāo)準(zhǔn)序列進(jìn)行置亂處理，并將置亂后的所述標(biāo)準(zhǔn)序列輸出為所述非重復(fù)整數(shù)序列。

可選地，所述置亂子單元具體用于：

生成第一區(qū)間中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，所述第一區(qū)間的起始點(diǎn)為零，終止點(diǎn)為一個(gè)變化值，且所述終止點(diǎn)的初始值為所述上限值與下限值之間的差值；

判斷所述隨機(jī)數(shù)是否與所述終止點(diǎn)相同；

當(dāng)所述隨機(jī)數(shù)與所述終止點(diǎn)不同時(shí)，將所述標(biāo)準(zhǔn)序列中第一整數(shù)與第二整數(shù)的排序順序互換后，令所述終止點(diǎn)減一，并重新生成第一區(qū)間中的另一個(gè)隨機(jī)數(shù)，重復(fù)執(zhí)行判斷，直至所述終止點(diǎn)為零；

當(dāng)所述隨機(jī)數(shù)與所述終止點(diǎn)相同時(shí)，令所述終止點(diǎn)減一，并重新生成第一區(qū)間中的另一個(gè)隨機(jī)數(shù)，重復(fù)執(zhí)行判斷，直至所述終止點(diǎn)為零；

將置亂后的所述標(biāo)準(zhǔn)序列輸出為所述非重復(fù)整數(shù)序列；

其中，所述第一整數(shù)的第一序號(hào)與所述隨機(jī)數(shù)相同，所述第二整數(shù)的第一序號(hào)與所述終止點(diǎn)相同。

可選地，所述加密單元113包括：

第三獲取子單元，用于在所述量化系數(shù)序列中，分別獲取各個(gè)所述系數(shù)的第二序號(hào)，所述第二序號(hào)表示所述系數(shù)在所述量化系數(shù)序列中的排序順序。

讀取子單元，用于對(duì)于所述量化系數(shù)序列中的每一個(gè)系數(shù)，讀取所述密鑰序列中所述第一序號(hào)與該系數(shù)的所述第二序號(hào)相同的所述整數(shù)的數(shù)值。

調(diào)整子單元，用于對(duì)所述系數(shù)在所述量化系數(shù)序列中的排序進(jìn)行調(diào)整，以使調(diào)整后所述系數(shù)的所述第二序號(hào)為所述整數(shù)的數(shù)值。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計(jì)算機(jī)軟件和電子硬件的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷(xiāo)售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。