[发明专利]JPEG加密图像的快速攻击方法、系统及可读存储介质

说明书

一种JPEG加密图像的快速攻击方法、系统及可读存储介质，攻击方法包括以下步骤：设计明文图像DP的量化DCT系数矩阵dctDP；按照JPEG图像编码标准对矩阵dctDP解码，获得对应的设计JPEG明文图像DP；对设计JPEG明文图像DP加密，获得对应的JPEG密文图像DC；将JPEG密文图像DC的量化DCT系数矩阵分块，求解出全部区块加密前后的映射关系；将要攻击的密文图像C的量化DCT系数矩阵dctC分块，按照区块加密前后的映射关系来移动区块的位置，得到攻击结果A；由攻击结果A生成攻击图像G。本发明还提供了一种JPEG加密图像的快速攻击系统及可读存储介质。本发明能有效提高大尺寸图像的攻击速度。

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种JPEG加密图像的快速攻击方法、系统及可读存储介质。

背景技术

图像加密是保护数字图像安全性的关键技术，主要是通过加密算法来隐藏视觉信息，从而保护图像内容的安全。JPEG是联合图像专家组(Joint Photographic ExpertsGroup)的简称，JPEG是最常见的图像压缩和编码标准。对于使用JPEG标准编码后的图像进行加密，要尽量维持压缩率，并且加密方案要能抵御常见的攻击方法。为了维持压缩率，大多数JPEG图像的加密算法对量化离散余弦变换(DCT)系数中的零系数通常不进行加密，也就是量化DCT系数矩阵中非零系数的数量不变。传统的加密操作主要有：1、量化DCT系数8*8区块中非零系数的个数和位置保持不变，只改变非零系数的值；2、改变量化DCT系数8*8区块中非零系数的位置。JPEG图像量化DCT系数8*8区块中的非零系数的数量能反映图像对应区域的边缘信息与纹理信息。因此，这两类JPEG图像传统加密操作存在泄露明文图像信息的风险。

为了回避这个风险，一种改进的JPEG图像加密算法块间混洗算法IBS(Inter-block-shuffle)被提出。IBS加密算法的混洗不改变量化DCT系数8*8区块内非零系数的数量，混洗这些区块，改变了区块的位置。因此这种算法能够抵抗非零计数NZCA(Number ofnone-zero-coefficient attack)的攻击。这种改进的加密算法改变了量化DCT系数矩阵的8*8区块位置，从而保护了原始明文图像的纹理和边缘信息。由于该方案没有改变分块内非零系数的个数，而选择明文攻击可以通过改变每个块中非零DCT系数的数量来找出原始块和加密块之间的位置映射关系，因此，这种加密算法被证明可以被选择明文攻击方法破解。

例如，论文Shanshan Li,Ruolan Ma,Hongli Zhang,Enhancing Security forJPEG Image Against Mosaic Attack Using Inter-Block Shuffle Encryption,IEEEAccess,VOLUME 7,2019，72696-72702提出的攻击方法。这种攻击方法通过设计明文，每次加密能够解出64个区块位置混洗前后的映射关系。而对于尺寸大于64*8*8的图像，这种攻击方法需要对多副设计明文图像进行加密和寻找位置混洗的映射关系，因此存在攻击速度较慢的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中大尺寸的JPEG加密图像攻击速度较慢的缺点，提供一种JPEG加密图像的快速攻击方法、系统及可读存储介质，所述方法、系统及可读存储介质在合法范围使用，有效提高大尺寸图像的攻击速度，缩短攻击时间。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种对JPEG加密图像的快速攻击方法，所述方法在合法范围使用，包括以下步骤：

设计明文图像DP的量化DCT系数矩阵dctDP；

按照JPEG图像编码标准对矩阵dctDP进行解码，获得对应的设计JPEG明文图像DP；

对设计JPEG明文图像DP进行加密，获得对应的JPEG密文图像DC；