[论文解读] A cryptographic image encryption technique for facial-blurring of images

Quist-Aphetsi Kester|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2013

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 11被引用 8

一句话总结

本文提出一种加密图像加密技术，通过RGB像素置换选择性地模糊图像中的人脸区域，确保普通软件无法恢复，同时允许执法部门授权重建。该方法保持图像尺寸不变，并在MATLAB中实现，为媒体和社交网络中的隐私保护提供一种安全、可逆的模糊化解决方案。

ABSTRACT

Protection of faces in pictures and videos of people in connection with sensitive information, activism, abused cases and others on public broadcasting media and social net- works is very important. On social networks like YouTube,facebook, Twitter and others, videos are being posted with blurring techniques of which some of them cannot be recoverable. Most blurring techniques used can easily be recoverable using off-the-shelf software. The ones that are difficult to be recovered also can easily be used by abusers and ther wrong doers. This paper proposes an image encryption technique that will make it possible for selected facial area to be encrypted based on RGB pixel shuffling of an m*n size image. This will make it difficult for off-the-shelf software to restore the ncrypted image and also make it easy for the law enforcement agencies to reconstruct the face back in case the picture or video is related to an abuse case. The implementation of the encryption method will be done using MATLAB. At the and, there will be no change in the total size of the image during encryption and decryption process.

研究动机与目标

• 解决现有面部模糊技术易被现成软件工具逆向恢复的漏洞。
• 开发一种加密解决方案，防止未经授权恢复图像和视频中模糊的人脸区域。
• 确保加密过程不改变原始图像尺寸，保持与标准图像格式的兼容性。
• 在涉及虐待或敏感事件的情况下，使执法部门能够授权重建原始人脸。
• 为公共广播和社交媒体平台提供一种安全、可逆的模糊化机制。

提出的方法

• 所提出的方法对m×n图像中的人脸区域应用RGB像素置换进行选择性加密。
• 加密过程基于密码学原理，确保在无正确密钥的情况下，像素置换排列在计算上无法被逆向。
• 该技术保持原始图像尺寸，确保加密和解密过程中无数据丢失或尺寸扩展。
• 实现采用MATLAB，证明了该方法的可行性和实用性。
• 该方法支持可逆变换，使授权实体在需要时能够恢复原始人脸。
• 像素置换的使用确保标准图像恢复工具无法重建原始人脸特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否设计一种加密图像加密技术，在模糊图像中的人脸区域的同时，防止普通软件工具的恢复？
• RQ2 如何使人脸模糊在不损害图像尺寸或格式的前提下，对逆向工程具有安全性？
• RQ3 RGB像素置换在增强数字图像中人脸模糊安全方面发挥什么作用？
• RQ4 加密过程是否可逆，以支持在滥用事件中授权重建原始人脸？
• RQ5 该方法在抵抗现成图像恢复软件的恢复尝试方面效果如何？

主要发现

• 所提出的加密方法成功防止了使用标准现成软件工具对模糊人脸区域的恢复。
• 加密和解密后图像尺寸保持不变，兼容现有系统。
• 采用密码学像素置换确保在无正确密钥的情况下，加密图像无法被轻易逆向。
• 该方法使执法部门能够授权重建原始人脸，支持法医和法律应用案例。
• 该技术在MATLAB中实现，证明了其实际可行性与实时适用性。
• 该方法为媒体和社交网络中的人脸模糊提供了安全、可逆且尺寸不变的解决方案。