一种智慧校园网络安全防护系统

摘要

本发明涉及一种智慧校园网络安全防护系统，属于电数字数据处理技术领域。该系统包括处理器和存储器，处理器执行存储器存储的计算机程序以实现如下步骤：将原始信息图像中的各像素点灰度值转化为二进制序列；根据二进制序列，得到各像素点对应的比特块，比特块由有值子比特块和无值子比特块构成；根据比特块和目标滤波核中的核值，得到目标识别码序列；根据目标识别码序列，得到目标比特块；根据目标比特块和目标滤波核，得到各像素点对应的像素块中各子像素块的值；对各像素块中的各子像素块进行置乱，得到各像素点对应的目标像素块，对各像素点对应的目标像素块进行存储。本发明能保护学生权益和学生隐私，进而维护了智慧校园网络的安全。

说明书

技术领域

本发明涉及电数字数据处理技术领域，具体涉及一种智慧校园网络安全防护系统。

背景技术

伴随5G通信建设进程加快、人工智能的广泛应用，智慧校园建设成为诸多高校关注的重点任务，并且在加快智慧校园建设的同时，网络安全方面往往面临着一定的风险和挑战。一般情况下，会在智慧校园系统中存储大量学生的图像数据，而且通常不会对这些存储的图像进行处理或者加密，因此一旦受到网络攻击，很大的可能会导致系统中这些没有进行处理的图像数据泄露或者被篡改，进而存在侵害学生的权益和个人隐私的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种智慧校园网络安全防护系统，包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序以实现如下步骤：

获取原始信息图像；获取原始信息图像对应的目标滤波核和目标滤波核对应的核值；

将原始信息图像中的各像素点灰度值转化为二进制序列；根据所述二进制序列，得到所述各像素点对应的比特块；所述比特块中子比特块的数量大于1，所述比特块由有值子比特块和无值子比特块构成，所述无值子比特块是识别位对应的，一个像素点对应一个识别位；

根据所述各像素点对应的比特块和目标滤波核中的核值，得到原始信息图像对应的目标识别码序列；根据所述目标识别码序列，得到所述比特块中无值子比特块的值；根据所述无值子比特块的值，得到各像素点对应的目标比特块；

获得所述各像素点对应的无值像素块，根据所述目标比特块和目标滤波核对所述无值像素块中的各子像素块赋值，得到各像素点对应的有值像素块；

根据混沌映射和变步长约瑟夫遍历对所述有值像素块中的各子像素块进行置乱，得到各像素点对应的目标有值像素块；对所述各像素点对应的目标有值像素块进行存储。

有益效果：本发明将原始信息图像中的各像素点灰度值转化为二进制序列；根据二进制序列，构建得到各像素点对应的比特块，且比特块由有值子比特块和无值子比特块构成，而无值子比特块是识别位对应的，一个像素点只对应一个识别位；然后又根据各像素点对应的比特块和目标滤波核中的核值，得到原始信息图像对应的目标识别码序列；根据目标识别码序列，得到比特块中无值子比特块的值；根据无值子比特块的值，得到各像素点对应的目标比特块；之后根据目标比特块和目标滤波核对无值像素块中的各子像素块赋值，得到各像素点对应的有值像素块；最后根据Logistic 映射和变步长约瑟夫遍历对像素块中各子像素块进行置乱，得到各像素点对应的目标像素块；对各像素点对应的目标像素块进行存储。本发明能够保障学生的权益和个人隐私，进而保证了图像数据存储的安全性，维护了智慧校园网络的安全，并且对原始信息图像进行处理时增加了识别位，进而也能够判别处理后的图像数据是否被篡改，进一步的保证了存储的图像数据的安全性。

优选的，所述目标滤波核为3*3结构，所述比特块为3*3结构，所述目标比特块为3*3结构，所述有值像素块为3*3结构，所述目标有值像素块为3*3结构。

优选的，获得原始信息图像对应的目标滤波核和目标滤波核对应的核值的方法，包括：

获取滤波核集合；

从滤波核集合中任意选取一个滤波核，记为原始信息图像对应的目标滤波核；将目标滤波核中的各元素的值记为核值；所述目标滤波核中存在9个元素，所述目标滤波核中的第一个元素的核值为0，所述目标滤波核中所有元素核值的和为1，所述目标滤波核中核值不为0的各元素的核值相同。

优选的，将原始信息图像中的各像素点灰度值转化为二进制序列；根据所述二进制序列，得到所述各像素点对应的比特块的方法，包括：

将原始信息图像中的各像素点灰度值转化为八位的二进制数；根据所述各像素点灰度值对应的八位的二进制数，得到各像素点对应的二进制序列；

构建所述各像素点对应的识别位，向所述各像素点对应的二进制序列中添加对应的识别位，得到各像素点对应的数据序列；所述数据序列中的识别位无值；

将所述数据序列进行倒序处理，得到各像素点对应的目标数据序列；

根据各像素点对应的目标数据序列，构建得到各像素点对应的比特块；所述比特块由9个子比特块构成；

对于原始信息图像中的任一像素点：该像素点对应的比特块中的第1个子比特块的值为该像素点对应的目标数据序列中第1个参数的值，以此类推，该像素点对应的比特块中第9个子比特块的值为该像素点对应的目标数据序列中第9个参数的值；

将各像素点对应的比特块中识别位对应的子比特块记为无值子比特块，将各像素点对应的比特块中除识别位对应的子比特块之外的其它各子比特块记为有值子比特块。

优选的，根据所述各像素点对应的比特块和目标滤波核中的核值，得到原始信息图像对应的目标识别码序列的方法，包括：

所述目标滤波核中的第1个元素位置与各像素点对应的比特块中的第1个子比特块的位置相对应，所述目标滤波核中的第2个元素位置与各像素点对应的比特块中的第2个子比特块的位置相对应，以此类推，所述目标滤波核中的第9个元素位置与各像素点对应的比特块中的第9个子比特块的位置相对应；

获取目标滤波核中核值不为零的各元素的位置，记为目标元素位置；并在各像素点对应的比特块中获得与各目标元素位置一一对应的各子比特块，记为各像素点对应的各目标子比特块；

获取各比特块中的各目标子比特块对应的值均为0的各像素点，记为第一像素点；获取各比特块中的各目标子比特块对应的值均为1的各像素点，记为第二像素点。

选取符合若对原始信息图像中的各像素点对应的识别位进行赋值后，各第一像素点对应的识别位的识别码为0和各第二像素点对应的识别位的识别码为1的各识别码序列；

对各像素点对应的识别位进行赋值的规则为：识别码序列按照周期循环的规则依次对原始信息图像中的各像素点对应的识别位进行赋值，一个像素点只赋值一次；

从各识别码序列中选取长度最短的各识别码序列；从长度最短的各识别码序列中任意选取一个识别码序列，记为原始信息图像对应的目标识别码序列。

优选的，根据所述目标识别码序列，得到所述比特块中无值子比特块的值；根据所述无值子比特块的值，得到各像素点对应的目标比特块的方法，包括：

将目标识别码序列按照周期循环的规则依次对原始信息图像中的各像素点对应的识别位进行赋值，得到原始信息图像中各像素点对应的识别位的识别码；

将原始信息图像中各像素点对应的识别位的识别码赋值于对应像素点对应的比特块中的无值子比特块中，得到各像素点对应的比特块中无值子比特块的值；将对无值子比特块赋值后的各像素点对应的比特块记为各像素点对应的目标比特块。

优选的，获得所述各像素点对应的无值像素块，根据所述目标比特块和目标滤波核对所述无值像素块中的各子像素块赋值，得到各像素点对应的有值像素块的方法，包括：

将目标滤波核中除各目标元素位置之外的其它元素位置记为第一元素位置；

构建各原始信息图像中的各像素点对应的无值像素块；所述无值像素块为3*3结构；所述无值像素块由9个子比特块构成；所述目标滤波核中的第1个元素位置与各像素点对应的无值像素块中的第1个子像素块的位置相对应，所述目标滤波核中的第2个元素位置与各像素点对应的无值像素块中的第2个子像素块的位置相对应，以此类推，所述目标滤波核中的第9个元素位置与各像素点对应的无值像素块中的第9个子像素块的位置相对应；

对于原始信息图像中的任一像素点：

获得该像素点对应的滤波值H；

对于目标滤波核中的任一第一元素位置，获取该像素点对应的比特块中与该第一元素位置对应的子比特块，若该子比特块的值为1，则在

若该像素点对应的比特块中的各目标子比特块的值均为0或者均为1，则将该像素点对应的滤波值H赋值给该像素点对应的无值像素块中与各目标元素位置对应的各子像素块；

若该像素点对应的比特块中的各目标子比特块的值不均为0或者不均为1，对于各目标元素位置中的任一目标元素位置：若该像素点对应的比特块中与该目标元素位置对应的子比特块的值为1，则在

将对所述无值像素块中的各子像素块进行赋值后的像素块，记为所述各像素点对应的有值像素块；将所述有值像素块中各子像素块的值记为有值像素块中各子像素块的像素值。

优选的，根据混沌映射和变步长约瑟夫遍历对所述有值像素块中的各子像素块进行置乱，得到各像素点对应的目标有值像素块的方法，包括：

利用Logistic映射得到长度为8的混沌序列；将混沌序列作为进行变步长约瑟夫遍历的步长序列；

根据变步长约瑟夫遍历的步长序列对所述有值像素块中各子像素块进行置乱，得到各像素点对应的有值像素块。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将

对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一种智慧校园网络安全防护方法的流程图；

图2为本发明的比特块示意图；

图3为本发明的有值像素块中的各子像素块在圆形区域中的放置位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学技术语与属于本发明的技术人员通常理解的含义相同。

本实施例提供了一种智慧校园网络安全防护系统，包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序以实现一种智慧校园网络安全防护方法。如图1所示，该一种智慧校园网络安全防护方法，包括以下步骤：

步骤S001，获取原始信息图像；获取原始信息图像对应的目标滤波核和目标滤波核对应的核值。

本实施例主要是先对图像进行处理，即将原始信息图像中的每个像素转换为固定位数的二进制数，并增加一位识别位，得到各像素点对应的比特块；然后依据原始信息图像对应的滤波核和各像素点对应的比特块得到各像素点对应的有值像素块，并对有值像素块进行置乱，之后将置乱后的有值像素块进行存储。由于处理后的图像与原始的图像完全不同，即使受到网络攻击，处理后的图像数据泄露，也不会侵害学生的权益和个人隐私，因此保证了图像数据存储的安全性，进而维护了智慧校园网络的安全；并且对原始信息图像进行处理时增加了识别位，进而也能够判别处理后的图像数据是否被篡改，进一步的保证了存储的图像数据的安全性。

本实施例中获取学校采集的学生的各种信息的图像数据，并进行灰度化处理，将灰度化处理后的图像记为原始信息图像。由于后续对数据进行处理时要用到滤波核，因此在对原始信息图像进行处理之前需要从滤波核集合中任意选取一个滤波核，一张原始信息图像对应一个滤波核，并且本实施例设置滤波核集合中的各滤波核大小为3*3，将滤波核中的各元素的值记为核值，一个滤波核存在9个元素，一个滤波核中的核值只有两种类型，并且根据各滤波核中各元素的核值，得到各滤波核对应的核值序列；并且设置各滤波核中的第一个元素的核值为0，各滤波核中所有元素核值的和为1，滤波核中核值不为0的各元素的核值相同。本实施例以下过程只对一张原始信息图像进行分析，因此将该原始信息图像对应的滤波核记为目标滤波核，所述目标滤波核的核值序列为

获取滤波核集合的过程为：共有八大类，第一大类滤波核中的核值类型分别为0和1/8，当滤波核中的第一个元素的核值为0时，剩余八个元素对应的核值的排列方式类型为

步骤S002，将原始信息图像中的各像素点灰度值转化为二进制序列；根据所述二进制序列，得到所述各像素点对应的比特块；所述比特块中子比特块的数量大于1，所述比特块由有值子比特块和无值子比特块构成，所述无值子比特块是识别位对应的，一个像素点对应一个识别位。

由于灰度值的取值范围为

因此通过上述过程得到了各像素点对应的比特块，并且各像素点对应的比特块中都存在识别位对应的子比特块，由于此时识别位无值，因此将各像素点对应的比特块中识别位对应的子比特块记为无值子比特块，将各像素点对应的比特块中除识别位对应的子比特块之外的其它各子比特块记为有值子比特块。

步骤S003，根据所述各像素点对应的比特块和目标滤波核中的核值，得到原始信息图像对应的目标识别码序列；根据所述目标识别码序列，得到所述比特块中无值子比特块的值；根据所述无值子比特块的值，得到各像素点对应的目标比特块。

紧接着本实施例根据比特块和目标滤波核，得到原始信息图像对应的目标识别码序列；然后基于目标识别码序列确定各像素点对应的识别位的识别码，进而得到目标比特块，并且所述目标比特块是后续构建得到各像素点对应有值像素块的依据。具体过程为：

由于目标滤波核为3*3结构，因此目标滤波核中的第1个元素位置与各像素点对应的比特块中的第1个子比特块的位置相对应，所述目标滤波核中的第2个元素位置与各像素点对应的比特块中的第2个子比特块的位置相对应，以此类推，所述目标滤波核中的第9个元素位置与各像素点对应的比特块中的第9个子比特块的位置相对应。因此首先获取目标滤波核中核值不为0 的各元素位置，即目标滤波核中核值是

获取各比特块中的各目标子比特块对应的值均为0的各像素点，记为第一像素点；获取各比特块中的各目标子比特块对应的值均为1的各像素点，记为第二像素点。

然后选取符合如果对该原始信息图像中的各像素点对应的识别位进行赋值后，各第一像素点对应的识别位的识别码为0和各第二像素点对应的识别位的识别码为1的各识别码序列；所述各识别码序列的长度可能相同也可能不同，各识别码序列中不存在两个相似度为1的识别码序列；并且进行赋值时识别码序列按照周期循环的规则依次对该原始信息图像中的各像素点进行识别位赋值，即一个像素点只赋值一次；例如识别码序列为

之后目标识别码序列按照上述周期循环的规则依次对该原始信息图像中的各像素点的识别位进行赋值，得到该原始信息图像中各像素点对应的识别位的识别码；将该原始信息图像中各像素点对应的识别位的识别码的值赋予对应像素点对应的比特块中的无值子比特块中，得到各像素点对应的比特块中的无值子比特块的值；将对无值子比特块赋值后的各像素点对应的比特块记为各像素点对应的目标比特块。

步骤S004，获得所述各像素点对应的无值像素块，根据所述目标比特块和目标滤波核对所述无值像素块中的各子像素块赋值，得到各像素点对应的有值像素块。

接下来本实施例根据目标比特块和目标滤波核，得到各像素点对应的有值像素块；具体过程为：

首先构建各原始信息图像中的各像素点对应的无值像素块；所述无值像素块为3*3结构；无值像素块由9个子比特块构成；目标滤波核中的第1个元素位置与各像素点对应的无值像素块中的第1个子像素块的位置相对应，目标滤波核中的第2个元素位置与各像素点对应的无值像素块中的第2个子像素块的位置相对应，以此类推，目标滤波核中的第9个元素位置与各像素点对应的无值像素块中的第9个子像素块的位置相对应；同样的，比特块中的第1个子比特块位置与对应像素点对应的无值像素块中的第1个子像素块的位置相对应，比特块中的第2个子比特块位置与对应像素点对应的无值像素块中的第2个子像素块的位置相对应，以此类推，比特块中的第9个子比特块位置与各像素点对应的无值像素块中的第9个子像素块的位置相对应；一个子像素块代表一个像素点；然后随机从

对于目标滤波核中的任一第一元素位置和任一像素点：将该像素点对应的滤波值记为H；

（1）获取该像素点对应的比特块中与该第一元素位置对应的子比特块，若该子比特块的值为1，则该像素点对应的像素块中与该第一元素位置对应的子像素块的像素值属于

（2）若该像素点对应的比特块中的各目标子比特块的值均为0或者均为1，则将该像素点对应的滤波值H赋值给该像素点对应的无值像素块中与各目标元素位置对应的各子像素块。

（3）若该像素点对应的比特块中的各目标子比特块的值不均为0或者不均为1，对于各目标元素位置中的任一目标元素位置：若该像素点对应的比特块中与该目标元素位置对应的子比特块的值为1，则在

因此通过上述过程可以得到该原始信息图像中各像素点对应的无值像素块中各子像素块的值；将对所述无值像素块中的各子像素块进行赋值后的像素块，记为所述各像素点对应的有值像素块；将所述有值像素块中各子像素块的值记为有值像素块中各子像素块的像素值。并且本实施例中各像素点对应的有值像素块中的各子像素块的像素值与对应的滤波值进行比较，可以得到各像素点对应的有值像素块的局部二值模式，所述局部二值模式与各像素点对应的目标比特块中的各子比特块的值相同。例如对于任一像素点：将该像素点对应的有值像素块中大于该像素点对应滤波值的像素值标记为1，将该像素点对应的像素块中小于该像素点对应滤波值的像素值标记为0，将该像素点对应的像素块中等于该像素点对应滤波值的像素值标记为与该像素点对应的识别码相同的值，因此得到了该像素点对应的像素块中各子像素块的标记值，且该像素点对应的像素块中各子像素块的标记值与该像素点对应的比特块中对应位置的子比特块的值相同。

步骤S005，根据混沌映射和变步长约瑟夫遍历对所述有值像素块中的各子像素块进行置乱，得到各像素点对应的目标有值像素块；对所述各像素点对应的目标有值像素块进行存储。

本实施例中主要利用变步长约瑟夫遍历对各像素点对应的像素块的各子像素块进行置乱，并且所述置乱的目的主要是将各像素点对应的像素块中的各子像素块对应的像素值打乱，可以进一步提高校园网络的安全性；具体为：

首先利用Logistic 映射得到长度为8的混沌序列；将混沌序列作为进行变步长约瑟夫遍历的步长序列；所述Logistic 映射是一种典型的混沌映射，模型为

变步长约瑟夫遍历的具体步骤为：

对于任一像素点对应的像素块：按照顺时针方向和各子像素块的顺序依次将该有值像素块中的9个子像素块放置在一个圆形中，如图3所示，图3中的1到9为子像素块；若混沌序列为

本实施例按照各像素点对应的目标有值像素块的形式进行存储，因此本实施例通过上述过程对原始信息图像进行处理之后，即使系统到攻击，而由于攻击者并不知道对原始信息图像进行处理使用的是哪种滤波核，也不知道混沌映射参数是怎样进行置乱的，因此并不能获得原始图像，不会侵害到学生的权益和个人隐私。并且后续工作人员只需要根据混沌映射参数和滤波核对原始信息图像进行还原即可；同时还可以通过从还原图像中提取的识别码来识别图像是否被篡改，进一步保障了系统的安全性。

有益效果：本实施例将原始信息图像中的各像素点灰度值转化为二进制序列；根据二进制序列，构建得到各像素点对应的比特块，且比特块由有值子比特块和无值子比特块构成，而无值子比特块是识别位对应的，一个像素点只对应一个识别位；然后又根据各像素点对应的比特块和目标滤波核中的核值，得到原始信息图像对应的目标识别码序列；根据目标识别码序列，得到比特块中无值子比特块的值；根据无值子比特块的值，得到各像素点对应的目标比特块；

之后根据目标比特块和目标滤波核对无值像素块中的各子像素块赋值，得到各像素点对应的有值像素块；最后根据Logistic映射和变步长约瑟夫遍历对像素块中各子像素块进行置乱，得到各像素点对应的目标像素块；对各像素点对应的目标像素块进行存储。本实施例能够保障学生的权益和个人隐私，进而保证了图像数据存储的安全性，维护了智慧校园网络的安全，并且对原始信息图像进行处理时增加了识别位，进而也能够判别处理后的图像数据是否被篡改，进一步的保证了存储的图像数据的安全性。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。