一種基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法技術

本發明專利技術公開一種基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法，屬于多媒體信息安全和圖像處理領域。涉及圖像擁有方，圖像去噪方和圖像接收方，圖像擁有方擁有一幅有噪聲的圖像，希望通過圖像去噪方進行去噪處理后傳送給圖像接收方，但由于圖像擁有方不信任圖像去噪方，于是進行加密后將掩蓋了圖像內容的加密圖像傳給圖像去噪方進行處理。首先利用一種特定的圖像加密方法對圖像進行加密，由于加密圖像的特殊性，使用未遍歷的開關中值濾波進行去噪處理：先對圖像分塊，找到每一塊的均值，標準差和中值；然后根據標準差獲得門限確定噪聲點；最后用中值代替噪聲點的像素值。本發明專利技術不僅有效地實現了圖像去噪，還保護了圖像的信息安全。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多媒體信息安全和圖像處理領域，特別涉及一種加密域噪聲圖像數據的去噪方法。
技術介紹
加密技術是通過某種變換操作將明文圖像轉變成不可理解的密文圖像的技術，廣泛應用于諸如診療圖像、刑偵圖表和軍事圖像的保密傳輸和存儲等場合。目前已有多種圖 像加密技術，如像素置亂技術、基于秘密分割和秘密共享的圖像加密技術、基于現代密碼學體制的圖像加密技術等。本專利技術采用像素置亂技術。像素置亂技術根據密鑰將圖像像素點的位置偽隨機置亂，以達到隱藏圖像內容的目的。由于置亂操作極大的破壞了像素間的相關性，因此通過這種方式加密后的圖像，將呈現出雪花點效果，使得圖像內容對無密鑰的第三方不可理解。中值濾波是基于排序統計理論的一種能有效抑制噪聲的非線性信號處理技術，中值濾波的基本原理是把數字圖像或數字序列中一點的值用該點的一個窗口的中值代替，并按順序滑動窗口，從而平滑圖像，消除孤立的噪聲點。但是，幾乎每個點的像素值都發生了變化，效果不是很好。而且如果圖像含有椒鹽噪聲，中值濾波的去噪效果就會更不理想。為實現更好的去噪效果，可選用開關中值濾波方案。該方案可使得去噪后圖像的效果更好。開關中值濾波分為兩個步驟，首先根據給定的門限檢測像素點是否為噪聲點，如果是噪聲點則采用普通中值濾波，如果不是噪聲點則不作處理。傳統的開關中值濾波的輸出V Uj為「nnnRl Wf _ J mLf,\mLrXLi\>Thre.sholdL 」1I5J — I Xi j ,otherwise其中，Hii,」為窗口內像素值的中間值。可以看出，每個窗口的門限是固定的，這對于像素值相差比較大的圖像來說效果不是很理想。所以，近年來提出了很多對于開關中值濾波的改進方法。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術所要解決的技術問題是在保護圖像信息安全，保障圖像內容不被泄漏的前提下，提供一種在加密圖像的處理領域對加密圖像進行有效去噪的的方法。圖像擁有方擁有一幅有噪聲的圖像，希望通過圖像處理方進行去噪處理后傳送給圖像接收方，但由于圖像擁有方不信任圖像處理方，于是進行加密后將掩蓋了圖像內容的加密圖像傳給圖像處理方進行處理。這個時候，圖像去噪方處理的就是加密圖像。最后，圖像接收方接收到處理完的加密圖像和圖像擁有方給予的解密密鑰還原出已去噪的圖像。本專利技術的目的是這樣實現的本專利技術提供的基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法，包括以下步驟SI :圖像擁有方對圖像進行分塊和置亂加密，將加密圖像傳給圖像去噪方；S2 :圖像去噪方對加密后圖像進行同樣地分塊操作；S3 :每一分塊根據像素點的值計算分塊的均值，再計算出標準差；S4 :根據每一分塊的均值和標準差計算門限值； S5 :根據門限值設定噪聲區間，獲得噪聲點；S6 :獲得每一分塊內所有像素點的中間值；S7 :噪聲點的像素值由中間值取代；S8 :圖像接收方根據圖像擁有方給予的密鑰對處理后的圖像解密。進一步，圖像的加密，具體包括以下步驟Sll :圖像擁有方對圖像進行互不重疊的分塊；S12 :依次置亂每一分塊的位置；S13 :依次置亂每一分塊內像素點的位置。進一步，所述步驟S2中圖像去噪方對加密后圖像的操作是將圖像分成與Sll中同樣大小的塊。進一步，所述步驟S3中的均值及標準差按以下式計算 Y美上.........f S X S ^( 4:: #:):,式中，s為加密時每一分塊的長和寬，j為分塊內像素點的個數，k為分塊的個數，Bk為每一分塊，Ik；J為每一分塊內像素點的值。進一步，所述步驟S4中門限值是根據標準差計算的，具體通過以下公式計算Tk = uk±w · a k,式中，參數ω e [1，2]，是標準差的權值。進一步，所述步驟S5中噪聲點的檢測，滿足以下公式「00311 I ,k'j eAJk'J >Mk ^>XCTk ￥k-J<Pk +mX(Tk I h.j 成Mk —^xcri <h,j <Mk +mx(Tk *其中，A為噪聲集合，B為非噪聲集合。進一步，所述步驟S6中中間值的確定，是將每一分塊內所有的像素點的值按大小排序取中間值得出的。進一步，所述步驟S7中噪聲點像素值的取代，具體如下式Ik； j = medk, Ik j e A,式中，medk為每一分塊的中間值。進一步，所述步驟S8中圖像接收方的解密操作，具體包括以下步驟S81 :根據密鑰還原每一分塊內像素點的位置；S82 :根據密鑰還原每一分塊的位置。本專利技術的優點在于在新的應用場景下，如在云計算這種去噪任務通常交由云端(第三方)進行處理的環境中，出于安全性考慮，數據擁有方可先對數據進行加密，再將這些加密數據交給第三方進行去噪。本專利技術保護了圖像的信息安全，保障了圖像內容不被泄露。采用圖像分塊置亂方法對原始圖像進行加密，由于在置亂后圖像分塊仍保持有相關性的特點，使用分塊內中值代替噪聲點的方法就能達到去噪目的。本專利技術與傳統的開關中值濾波不同的是門限值不是固定的，是自適應的，具有良好的圖像去噪質量。將開關中值濾波應用在加密圖像的去噪處理中，使得本專利技術分塊內噪聲點的檢測更加正確，圖像去噪后的質量更好。本專利技術的其它優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其它優點可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術作進一步的詳細描述，其中 圖I為本專利技術實施例提供的基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法系統總體框圖；圖2為本專利技術實施例提供的圖像加密的流程；圖3為本專利技術實施例提供的圖像去噪的流程；圖4為本專利技術實施例提供的圖像解密的流程；圖5為本專利技術實施例提供的原始Lena圖像、加噪聲、加密后和去噪解密后的圖像。具體實施例方式以下將結合附圖，對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本專利技術，而不是為了限制本專利技術的保護范圍。圖I為本專利技術實施例提供的基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法系統總體框圖，如圖所示本專利技術的基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法的系統框圖，由3個功能模塊組成(1)圖像加密(圖像擁有方實施);(2)圖像去噪(圖像去噪方實施);(3)圖像解密(圖像接收方實施)。圖2為本專利技術實施例提供的圖像加密的流程，具體包括以下步驟Sll :圖像擁有方對圖像進行互不重疊的分塊；S12 :依次置亂每一分塊的位置；S13 :依次置亂每一分塊內像素點的位置。下面詳細描述圖像的加密過程圖像加密采用像素置亂方式加密，目的是進行圖像去噪的一方無法知曉圖像的具體內容。讀取原始圖像I，記其大小為NXNJf I劃分成互不重疊的sXs的小分塊，共可劃分為NXN/(sXs)個分塊。接著，根據密鑰首先對分塊的位置進行置亂，然后對每個塊內的像素點的位置進行置亂，得到加密圖像Im。圖3為本專利技術實施例提供的圖像去噪的流程，具體包括以下步驟S2 :圖像去噪方對加密后圖像進行同樣地分塊操作；所述S2中圖像去噪方對加密后圖像的操作是將圖像分成與Sll中同樣大小的塊。S3 :每一分塊根據像素點的值計算分塊的均值，再計算出標準差；所述步驟S3中的均值及標準差計算，如本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法，其特征在于包括以下步驟：S1：圖像擁有方對圖像進行分塊和置亂加密，將加密圖像傳給圖像去噪方；S2：圖像去噪方對加密后圖像進行同樣地分塊操作；S3：每一分塊根據像素點的值計算分塊的均值，再計算出標準差；S4：根據每一分塊的均值和標準差計算門限值；S5：根據門限值設定噪聲區間，獲得噪聲點；S6：獲得每一分塊內所有像素點的中間值；S7：噪聲點的像素值由中間值取代；S8：圖像接收方根據圖像擁有方給予的密鑰對處理后的圖像解密。

【技術特征摘要】
1.一種基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法，其特征在于包括以下步驟 Si:圖像擁有方對圖像進行分塊和置亂加密，將加密圖像傳給圖像去噪方； . 52:圖像去噪方對加密后圖像進行同樣地分塊操作； ..53:每一分塊根據像素點的值計算分塊的均值，再計算出標準差； . 54:根據每一分塊的均值和標準差計算門限值； . 55:根據門限值設定噪聲區間，獲得噪聲點； .56:獲得每一分塊內所有像素點的中間值； .57:噪聲點的像素值由中間值取代； .58:圖像接收方根據圖像擁有方給予的密鑰對處理后的圖像解密。2.根據權利要求I所述的一種基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法，其特征在于所述SI中的圖像加密方法如下 .511:圖像擁有方對圖像進行互不重疊的分塊； . 512:依次置亂每一分塊的位置；. .513:依次置亂每一分塊內像素點的位置。3.根據權利要求2所述的一種基于開關中值濾波的加密圖像去噪方法，其特征在于所述S2中圖像去噪方對加密后圖像的操作是將圖像分成與Sll中同樣大小的塊。4.根據權利要求I所述的一種基于開關中值濾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張思杰，喻潔，沈凱捷，殷悅，石嶺，徐鵬，翟麗紅，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：