同态加密域JPEG图像解压缩研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:stat2009
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云计算环境下,用户数据传输到云端进行处理,用户失去对数据的直接控制权。同态加密支持密文上的运算,可以在保护用户数据安全的前提下实现云端数据处理。现有同态域JPEG图片密文解压缩方案JDHE(JPEG Decompression in the Homomorphic Encryption Domain)每轮循环只解析输出一个系数,计算效率仍有提升空间。新方案FJDHE(Faster JPEG Decompression in the Homomorphic Encryption Domain)每轮循环可解析输出多个系数,降低了迭代循环轮数,且每轮迭代过程无需向霍夫曼表格中插入新的码字,无需向加密码流中插入霍夫曼码字进行逐轮迭代更新,提升了计算效率。此外,新方案进一步提出了性能优化措施。1)为了降低耗时的降噪操作发生的频率,使用树状运算结构优化多密文连乘算法,选择噪声水平相同或相似的密文进行运算减少密文噪声水平的损失。2)为了提高计算并行度,使用密文打包技术支持单指令多数据流运算,将更新码流和更新系数等等不相互依赖的操作并行运算。另外可结合数据特性和应用场景,灵活配置不同参数,选择图片质量和时间复杂度达到最优性能。实验结果首先显示了优化密文连乘算法的改进效果,然后验证了新方案FJDHE同态加密域JPEG图像解压缩算法的有效性,与JDHE进行比较,不仅提高了计算效率。完整解码一张128x128像素大小的JPEG灰度图片所需时间降低了32.93%到56.71%之间。
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